气体比热容的测定实验报告
梧州学院学生实验报告
成绩： 专业： 实验人： 班别： 学号： 指导教师： 实验时间： 同组实验人：
实验名称：气体比热容比的测定 实验目的:测定空气分子的定压比热容与定容比热容之比γ值。 实验仪器：FB2 1 3型数显计、时计数毫秒仪、测试架、圆柱形储气瓶、球形储气瓶、皮管 ACO 一9602气泵、橡胶垫、电源线 实验原理：
气体的定压比热容 Cp 与定容比热容 Cv 之比γ=Cp／Cv，在热力学过程特别是绝 热过程中是一个很重要的参数，通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算γ值。 实验基本装置如图 1 所示。钢球 A 的质量为 m，半径为 r(直径为 d)，当瓶子内压力 P
满足下面条件时，钢球 A 处于力平衡状态，这时
，
式中 PL 为大气压强。物体 A 能在玻璃管 B 的小孔上下作简谐振动，振动周期可利用 光电计时装置来测得。 若物体偏离平衡位置一个较小距离 x，则容器内的压力变化 dp，物体的运动方程为：
(1) 因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程 (2) 将(2)式求导数得出：
(3) 将(3)式代入(1)式得：
此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为：
(4) 式中各量均可方便测得，因而可算出γ值。 【 实验内容与步骤 】 一、实验仪器的调整 1.将气泵、储气瓶用橡皮管连接好，装有钢球的玻璃管插入球形储气瓶。当气泵的压力足
够大时，为避免气压太大把钢球冲出，气泵出口的三通可暂时不用，采用单通道供气。2．接通气泵电源，缓慢 调节气泵上的调节旋钮，数分钟后，使钢球在玻璃管中以小孔为中心上下振动，即维持简谐振动状态。 二．振动周期测量 接通 FB213 型数显计数计时毫秒仪的电源。合上毫秒仪电源开关，预置测量次数为 50 次(N 次)，毫秒仪显示出累计 50 个(N 个)周期的时间。重复以上测量 5 次，将数据记录到表 2 中。 三．其它测量 用螺旋测微计和物理天平分别测出钢球的直径 d 和质量 m，其中直径重复测量 5 次。 【数据记录与处理】 数据记录与处理】 数据记录与处理 1． 求钢珠质量、直径及其不确定度： 次数 项目 质量 m －3 （×10 Kg） 直径 d －3 （×10 m） 1 2 3 表1 4 5 平均值
平均值： 结果：
,
不确定度：
平均值： 结果： 2.求算钢球振动周期 T： 次数 项目 N 周期时间 t（s） 振动周期 T（s） 1 2
,
不确定度：
表2 3
设置测量周期个数 N=50 4 5 平均值
钢球震动周期：
,
周期平均值：
不确定度：
结果：
3、在忽略储气瓶 II 体积 V、大气压 P 测量误差的情况下估算空气的比热容比及其不确定度 【思考题】 1.注入气体流量的多少对小球的运动情况有没有影响? 2.在实际问题中，物体振动过程并不是十分理
想的绝热过程，这时测得的值比实际值大还是小?为什么?