DH4602气体比热容比测定仪(0601928C,29C,30C,31C).docVIP

DH4602气体比热容比测定仪(0601928C,29C,30C,31C).doc

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一、气体比热容比的测定实验 一、实验目的 测定空气的定压比热容和定容比热容之比 二、实验装置 DH4602气体比热容比测定仪;螺旋测微计;物理天平 三、实验原理 测定比热容比的方法有好多种。本实验通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算值。实验基本装置如图1-1所示,振动物体小球的直径比玻璃管直径仅小0.01-0.02mm。它能在此精密的玻璃管中上下移动,在瓶子的壁上有一小口,并插入一根细管,通过它各种气体可以注入到烧瓶中。 钢球A的质量为,半径为(直径为),当瓶子内压力满足下面条件时钢球A处于力平衡状态。这时,式中为大气压力。为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A振幅的衰减,通过C管一直注入一个小气压的气流,在精密玻璃管B的中央开设有一个小孔。当振动物体A处于小孔下方的半个振动周期时,注入气体使容器的内压力增大,引起物体A向上移动,而当物体A处于小孔上方的半个振动周期时,容器内的气体将通过小孔流出,使物体下沉。以后重复上述过程,只要适当控制注入气体的流量,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,则容器内的压力变化,物体的运动方程为: (1-1) 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 =常数 (1-2) 将(1-2)式求导数得出: , (1-3) 将(1-3)式代入(1-1)式得 此式即为熟知的简谐振动方程,它的解为 (1-4) 式中各量均可方便测得,因而可算出值。由气体运动论可以知道,值与气体分子的自由度数有关,对单原子气体(如氩)只有三个平动自由度,双原子气体(如氢)除上述3个平动自由度外还有2个转动自由度。对多原子气体,则具有3个转动自由度,比热容比与自由度的关系为。理论上得出: 单原子气体() 双原子气体() 多原子气体() 本实验装置主要系玻璃制成,且对玻璃管的要求特别高,振动物体的直径仅比玻璃管内径小0.01mm左右,因此振动物体表面不允许擦伤。平时它停留在玻璃管的下方(用弹簧托住)。若要将其取出,只需在它振动时,用手指将玻璃管壁上的小孔堵住,稍稍加大气流量物体便会上浮到管子上方开口处,就可以方便地取出,或将此管由瓶上取下,将球倒出来。 振动周期采用可预置测量次数的数字计时仪,采用重复多次测量。 振动物体直径采用螺旋测微计测出,质量用物理天平称量,烧瓶容积由实验室给出,大气压力由气压表自行读出,并换算 。 四、实验内容 1.接通电源,调节气泵上气量调节旋钮,使小球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。注意,气流过大或过小会造成钢珠不以玻璃管上小孔为中心的上下振动,调节时需要用手挡住玻璃管上方,以免气流过大将小球冲出管外造成钢珠或瓶子损坏。 2.打开周期计时装置,次数设置为50次,按下执行按钮后即可自动记录振动50次周期所需的时间。 3.若不计时或不停止计时,可能是光电门位置放置不正确,造成钢珠上下振动时未挡光,或者是外界光线过强,此时须适当挡光。 4.重复以上步骤五次。 5.用螺旋测微计和物理天平分别测出钢珠的直径和质量,其中直径重复测量五次。 本实验提供的玻璃瓶的有效体积为:; 小球质量约为,小球半径约为。 五、数据与结果 1.求钢珠直径及其不确定度: 平均值: 不确定度: 结果: 2.在忽略容器体积、大气压测量误差的情况下估算空气的比热容及其不确定度: 六、仪器操作 1、仪器在使用前应可靠固定,玻璃容器应垂直放置,以免小球振动时碰到管壁,造成测量误差。垂直度可以通过调节玻璃容器本身和底座上的三个螺钉来实现。 2、气泵的输出通过输气软管接入玻璃容器,连接时注意不要漏气,否则小球不能上下振动。 3、光电门的输出插头接到计时测试仪的后面板的专用插座上。 4、气泵的电源插头接到计时测试仪的后面板的二芯插座上,通过接通计时测试仪的前面板的气泵电源开关,可以接通或关闭气泵的电源。 5、接好仪器的电源,打开后面板上的电源开关,仪器接通电源。 6、计时测试仪的程序预置周期为(默认值),即:小球来回经过光电门的次数为次。据具体要求,若要设置50次,先按“置数”开锁,再按上调(或下调)改变周期T,当达到T=50时,再按“置数”锁定。 7、此时按执行键开始计时,信号灯不停闪烁,即为计时状态,这时数显表显示计时周期的个数。当小球经过光电门的周期次数达到设定值,数显表头将显示具体时间,单位“秒”。需要再执行“50”周期时,无须重新设置,只要按“返回”即可回到上次刚执行的周期数“50”,再按“执行”键,便可以第二次计时。当按复位或断电再开机时,程序从头预置30次周期,须重复上述步骤。 8、本计时器的周期设定范围0-99次。计时范围为0-99.99s,分辨率为0.01s。 七

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