南昌大学空气比热容比的测量实验报告
实验名称：
学院： 专业班级：
学生姓名：学号：实验地点： 座位号：
实验时间：
一、 实验名称：
空气比热容比的测量
二、 实验目的：
测量室温下的空气比热容比；学习用绝热膨胀法测定空气的比热容比；观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。
三、实验器材：
储气瓶一套（包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮塞、打气球）、两只传感器（扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只）、测空气压强的三位半数字电压表、测空气温度的四位半数字电压表、连接电缆及电阻。
四、实验原理：
遵循两条基本原则：其一是保持系统为孤立系统；其二是测量一个系统的状态参量时，应保证系统处于平衡态。
气体的定压比热容C P 和定容比热容C V 之比称为气体的比热容比，用符号γ
C p
表示（即γ=），又称气体的绝热系数。
C V
如图所示，实验开始时，首先打开活塞C2，储气瓶与大气相通，当瓶内充满与周围空气同压强同温度的气体后，再关闭活塞C2。 打开充气活塞C1，将原处于环境大气压强为p 0、室温为T 0的空气，用打气球从活塞C1处向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气活塞C1。此时瓶内空气被压缩而压强增大，温度升高，等待瓶内气体温度稳定，即达到与周围温度平衡。此时的气体处于状态I(p 1, V 1, T 0) ，其中V 1为储气瓶容积。
然后迅速打开放气阀门C2，使瓶内空气与周围大气相通，瓶内气体做绝热膨胀，将有一部分体积为∆V 的气体喷泻出储气瓶。当听不见气体冲出的声音，即瓶内压强为大气压强p 0，瓶内温度下降到T 1（T 1
由于瓶内气体温度T 1低于室温T 0，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温T 0为止，此时瓶内气体压强也随之增大为p 1。稳定后的气体状态为
III(p 2, V 2, T 0) ，从状态II到状态III的过程可以看作是一个等容吸热的过程。
总之，气体从状态I 到状态II是绝热过程，由泊松公式得：
γ-1
p 1γ-1p 0
=γ (1) γ
T 1
T 0
从状态II到状态III是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得
p 0p 2
（2） =
T T 0 1
由以上两式子可以得到
⎛p 1⎫
⎪
⎝P 0⎭
γ-1
⎛p 2⎫
= ⎪ （3） ⎝P 0⎭
γ
两边取对数，化简得
γ=(lg p 0-lg p 1)/(lg p 2-lg p 1) （4）
利用 （4）式，通过测量p 0、p 1和p 2的值就可求得空气的比热容比的值。
五、实验步骤：
1、按图接好仪器的电路，注意AD590的正负极不要接错。用Forton 式气压计测定大气压强p 0，用水银温度计测量环境温度。 2、开启电源，将电子仪器部分预热20min ，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表示值调到0。 3、将活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐地打入储气瓶B 内, 用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度，记录瓶内压强均匀稳定时压强p 1和温度T 0（室温为T 0）（p 1取值范围控制在130~150mV之间。由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（4）中的压强p 1=p 0+p 1）。
4、突然打开活塞C2，当储气瓶的空气压强降低至环境大气压强p 0时（即放气声消失），迅速关闭活塞C2。
5、当储气瓶内空气的气压稳定，温度上升至室温T 0时，记下储气瓶内气体的压强p III(由于仪器只显示大于大气压强的部分，实际计算时式（4）中的压强
p 2=p 0+p III ）。
6、记录完毕后，打开C2放气，当压强显示降低到“0”时关闭C2. 7、重复步骤2~6。
8、用测量公式（4）进行计算，求得空气比热容比值。
六、实验数据记录
实验数据处理
P 0=ρgh =13.6⨯103⨯9.8⨯76.645=102152.456k Pa
(γ1-γ) 2+(γ2-γ) 2+(γ3-γ) 2S ==8.04⨯10-3
2
1.308170.142γ=±S =1.305±±8.04⨯10-3
预习思考题
1. 泊松公式成立的条件是什么? 答：气体从状态I 到状态II是绝热过程。2. 比热容比
γ=(lg p 0-lg p 1)/(lg p 2-lg p 1)
之中，并没有温度出现，那为什么要
用温度传感器AD590来精确测定温度呢？
操作后思考题
1. 怎样做才能在几次重复测量中保证
p 1
的数值大致相同？这样做有何好处？若
p 1
的数值很不相同，对实验有无影响？
答：关键是容器绝热效果要好。另外每次的程序，完成时间，环境要相同，实验数据大致相同，说明偶然误差小，才有说服力。
2. 打开活塞
C 2
放气时，若提前关闭或滞后关闭活塞，各会给实验带来什么影响？
答：提前关闭会使测量结果偏大，滞后关闭会使测量结果偏小。
3. 本实验的误差来源于哪几个方面？最大误差是哪个因素造成的？怎样减少误差？
答：实验装置漏气、关闭活塞时间的控制。多测量几组数据，求平均值。