1、测定空气的比热容比,目的要求,学习测定空气定压比热容与定容比热容之比的一种方法； 实地考察热力学系统状态变化过程的特征。 学习用传感器精确测定气体压强和温度的原理与方法。,比热容比,同种物质可以有不同的比热容：当压力恒定时可得物质的定压比热容 ，体积一定时可得物质的定容比热容 ,它们为主比热容。当然， 及 是温度的函数，但当实际过程所涉及的温度范围不大时，二者可视为常数 。 对于理想气体，二者之间满足如下关系： 式中R表气体普适常数；表气体的摩尔质量。由上式可以得出一个热力学中的重要物理量： (28.1) 其中， 称为气体的主比热容之比（简称比热容比）。它在绝热或近于绝热的过程中有许多应用。例

2、如：气体的突然膨胀或压缩以及声音在气体中的传播都与该比值有关。,原理,以比大气压 稍高的压力 ，向玻璃容器压入适量空气，并以与外部环境温度 相等之时单位质量的气体体积(称为比体积或比容)作为 ，用图28-1中的 表示这一状态。而后，急速打开放气活塞“B ”，亦即使其绝热膨胀，降至大气压强 ，并以状态 表出。由于是绝热膨胀， ；所以，若再迅速关闭活塞“B ”、并放置一段时间，系统则将从外界吸收热量，且温度重新升高至 ；因为吸热过程中体积 不变，所以，压力将随之增加为 ，即系统又变至状态（ ）。,因状态的变化是绝热的，故满足泊松公式： (28.2) 而状态与是等温的(图中由虚线表出)，所以，玻意耳

3、定律成立，即： (28.3) 由式(28.2)及(28.3)消去，并求解得： (28.4) 可见，只要测得压强及，就可求出。 如以和分别表示对应及与的压力差，则有： (28.5) 现将式(28.5)代入式(28.4)，并考虑到 ，则： (28.6) 可见，只要测得及，即可通过式(28.6)求出空气的比热容比。,仪器用品,FD-NCD空气比热容比测定仪，6V直流电源，5k标准电阻及环境温度计(大气压力计)等。,注意事项,1.注意系统密封性，检查是否漏气； 2.旋转活塞时不可动作过猛，以防活塞折断； 3.压入气体时要平稳，不要使表（）超程； 4. 严格掌握放气活塞从打开到关闭的时间，否则会给实验结

4、果带来较大的不确定度； 5. 注意掌握实验进程，防止实验周期过长、环境温度发生较大变化对实验造成的影响； 6.实验完毕将仪器整理复原，并注意将放气活塞“B”打开，使容器与大气相通。,实验内容,按图（28-3）连接仪器电路，AD590正负 极切勿接错。测定环境气压Pa及环境温度Te。 开启电子仪器部分的电源预热20分钟，调节表（）至0mV。 熟悉实验装置，正确使用活塞“A”、“B”及用压力传感器测量容器内外之压力差；同时进行粗测，以寻求由状态的过程进行的时间(即放气时间)，并注意观察物理现象。 顺序完成的状态变化过程。平稳地向“V”内压入适量气体后关闭进气活塞“A”，待系统与外界达到热平衡表()

5、指示稳定后，记录表()指示 及表(2)指示T1；然后迅速打开放气活塞“B”，待喷气声音停止时立刻关闭；待表()指示稳定后，再记录 及T2。 在 数值大致相同的条件下重复实验8-10次，分别代入式(28.6)，求出 及其算术平均值。,考查题,泊松公式成立的条件是什么？为什么说由本实验测得的结果比较粗糙？ 说明打气过程中，以及系统在诸过程中活塞“A”、“B”所处的位置。 怎样做才能810在次的重复测量中保证 的数值大致相同？这样做有何好处？若 很不相同，对实验有无影响？ 如果从停止打气到读取 ，以及从停止放气到读取 的时间都很短,分别对测量结果带来什么影响？若都很长，对测量结果有影响吗？为什么？

6、本实验有哪些注意事项？,思考题,由状态到状态的放气过程可视为绝热过程的条件是什么？在此过程中，活塞“B”从打开到关闭的时间过长或过短，对测量结果有何影响？试分析说明并通过实验验证之。 假定实验的热力学过程是准静态的，试参照图28-1分别在 图及 图上绘出状态的过程曲线。 现已假定 、 分别代表绝热膨胀前、后空气的比容，在此假定下，本实验所考察的热力学系统是什么？若重新假定绝热膨胀后仍留在“”中的那部分空气作为我们所考察的热力学系统，对实验有影响吗？在后一种假定下， 及 将等于什么（设容器体积为）？,4试比较由式(28.4)及式(28.6)所求的结果，由此说明式(28.6)的近似程度。 5.试计算系统从状态的温度改变量，与测得的结果进行比较并说明原因。此值与气体质量的多少是否有关？与压强差呢？ 6.试求 的测量不确定度及结果表达式。 7. 大些好还是小些好？试由测量不确定度理论估计根据式(28.6)计算 时参数 的最佳选取值。,