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文本内容:
大学物理实验报告实验空气比热容比的测量3-5
一、实验目的测量室温下的空气比热容比
二、实验原理理想气体的定压摩尔热容为C定容摩尔热容为g,气体的比热容比/值J瓶内贮入气体后,将瓶内的气体看成由两部分组成,一部分是放气后进入大气的气体,另一部分是放气前在瓶内具有体积放气后,这部分气体充满贮气瓶,体积为以放气vi,V2,后留在瓶内的这部分气体为系统,实验中系统经三个状态,I(几彩稣)(4M,/)ni(%匕,)绝恐呼>定奇迪>n由于气体处于状态和状态时,气体的量不变,温度相同时应有甲<=舄匕,另外状态I illI至状态是绝热过程,应有此二式联立解in6%=4%,得吆鸟一炫()63-5-3所以只要测出环境大气压强痣和瓶内气体初末态的压强乙、尸即可通过上式求出气2,体的比热容比
三、实验器材储气瓶一套(包括玻璃瓶、活塞两只、橡皮球、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各一只)、测量空气压强的三位半数字电压表、测AD590空气温度的四位半数字电压表、连接电缆以及电阻
四、实验步骤:
(1)按图352接线,注意AD59的正负极用Forton式气压计测定大气压强,与用水银温度计测环境温度八图3・5・2系统连接图、.活塞.传感器.橡皮塞组成.测量仪器12345
(2)开启电源,将电子仪器部分预热20min,然后用调零电位钮调节零点,把三位半数字电压表示值调到Oo
(3)将G关闭,与打气手球相连的活塞G打开,用打气球把空气稳定地徐徐输入贮气瓶内,关闭活塞稳定后测量并记录此时温度(该温度即为瓶内气体的温G,度,也为室温(℃),此温度在电压表上显示为制,再测量并记录瓶内压强忏(电TO压表示数)
(4)突然打开活塞当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强与时(这时放气声消失),迅速关闭()当贮气瓶内空气稳定,温度上升至室温丁时记下贮气瓶内气体的压强5忆
(6)记录完毕后,打开g放气,当压强显示降到“0”时关闭g()重复步骤72〜6
(8)用式(3-5-3)进行计算,求得空气比热容比值
五、数据记录()参考表记录实验数据13-5-1表3-5-1状态气体实状态气体I HI状态I压状态ni压状态in状态温际压强实际压强I p2测量次数强显示值强显示值温度Y度Tl/mV pl=p0+pl/=pO+pHI/pl/mV pill/mV THI/mV105Pa105Pa
1141.
11490.
035.
41489.
41.
0811.
0301.
322136.
11490.
331.
71489.
61.
0781.
0281.30正常关闭
3139.
31491.
533.
31489.
61.
0801.
0291.34平均
138.
81490.
633.
51489.
51.
0801.
0291.32值
1143.
01490.
859.5149L
41.
0821.
0422.21提前关闭
2143.
11492.
143.
71491.
71.
0821.
0342.
251142.
31492.
018.
71492.
11.
0811.
0221.27推迟关闭
2144.
81492.
422.
01492.
01.
0831.
0241.23周围大气压强〃;实验开始前的室温丁==
1.013X10Wpa310c
(2)计算空气比热容比的平均值和标准偏差,给出测量结果
(3)计算提早或推迟关闭放气阀门C2时的空气比热容比值,并与正常关闭计算结果进行比较,分析提早或推迟关闭放气阀门对测量结果有何影响C2
六、数据处理根据公式〃=短可得测量得到的压强值,状态和状态气体实际po+X104Pa IIII压强计算所得的数值如附表中所示.根据测量计算所得的数值带3-5-1入公式算出每组数据的空气比热容比丫值.计算所得结果如附表所3-5-33-5-1示.再根据正常关闭所测量的数据,可以计算标准差,即:
1.32-
1.322+
1.32-
1.302+
1.32-
1.342八八…=-----------------------------------------------------=
0.00042所以比热容比Y=Y0+
0.=
1.32+
0.0004根据所得数据,对比正常关闭阀门和提前关闭阀门的数值,可以看出提前关闭阀门所得到状态的压强比正常关闭阀门所得到的状态的压强要大很多,而C2III C2III两者状态的压强在误差允许下基本相同.故在计算空气比热容比值时会看到提前关I Y闭阀门的空气比热容比值会比正常关闭阀门的空气比热容比值大.而对比正常关闭Y Y阀门和推迟关闭阀门,则可以看到推迟关闭阀门的空气比热容比丫值比正常关闭阀门的空气比热容比值要小.由此可以得出关闭阀门的时间控制会影响实验的空气比热容Y比丫值大小的结果
七、误差分析、气体受热易膨胀,体积变大而气体体积变化对比热影响较大气体的比热容1和气体的热膨胀有密切关系,在体积恒定与压强恒定时不同,造成测得的数据有一定的误差、人为操作存在局限性,难以精确捕捉到气体的细微变化,使得测量数据2有误差
八、思考题、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1P1P1数值很不同,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、打开活塞放气时,若提前关闭或滞后关闭活塞,各会给实验结果带来什么影响?2C2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、环境温度的逐渐升高或下降会对实验结果产生什么影响?3答环境温度的逐渐升高或下降都会导致实验是状态所测量的值不同,而温度I Pi升高,空气的密度会减少,测量得到的比热容应该相对较小相反,而温度下降,空气的密度会增加,测量得到的比热容应该相对较大、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?4答实验装置漏气、关闭活塞时间的控制其中最大误差是关闭活塞时间的控制造成可多测量几组数据,求平均值来减少误差。