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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。
气体的定压比热容和定容
2、比热容之比称为气体的比热容比，用符号表示（即），又称气体的绝热系数。
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、室温为的空气，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(,,)，其中为储气瓶容积。
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
3、大气压强，瓶内温度下降到（<）,此时，立即关闭放气阀门C2,。由于放气过程较快，瓶内保留的气体由状态I(,,)转变为状态(,,)。
由于瓶内气体温度低于室温，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温为止，此时瓶内气体压强也随之增大为。稳定后的气体状态为(,,)，从状态到状态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到状态是绝热过程，由泊松公式得：
(1)
从状态到状态是等容过程，对同一系统，由盖吕萨克定律得
4、 （2）
由以上两式子可以得到
（3）
两边取对数，化简得
（4）
利用 （4）式，通过测量、和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，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
5、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和温度（室温为）（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=+）。
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，温度上升至室温时，记下储气瓶内气体的压强(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=+ ）。
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
6、行计算，求得空气比热容比值。
六、实验数据记录
测量次数
状态I压强显示值p1/mV
状态I温度 T1/mV
状态Ⅲ压强显示值
pⅢ/mV
状态Ⅲ温度
TⅢ/mV
状态I气体实际压强p1=p0+p1
/ Pa
状态Ⅲ气体实际压强
p2 =p0+pⅢ
/ Pa
γ
正常
关闭
1
2
3
平均值
提前
关闭
1
7、
2
推迟
关闭
1
2
实验数据处理
提前关闭时 提前关闭时测量结果偏大
推迟关闭时 推迟关闭时测量结果偏小
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到状态是绝热过程。
2. 比热容比之中，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的数值大致相同？这样做有何好处？若的数值很不相同，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。
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空气比热容比的测量实验报告(共4页)
