气体比热容比的测定
气体比热容比是指气体的定压比热容和定体比热容的比值vp/CC,气体的这个参数在许多热力学过程中尤其是绝热过程中是一个很重要的参数。气体比热容比的测定可以通过绝热膨胀法、绝热压缩法等方法来实现。本实验中采用了一种新颖的方法,即通过测定小球在储气瓶玻璃管中的振动周期来计算空气的比热容比。
实验原理:
当小球位于精密细玻璃管中时,小球的质量为m,半径为r,瓶内气压P满足下式时,小球处于平衡位置:
rmgP/PL = 1
当小球从平衡位置出发,向上产生微小正位移x,则瓶内气体的体积有一微小增量:
ΔV = xrd/2
与此同时瓶内气体压强将降低一微小值dP, 此时小球所受合外力为:
dF = 2PdV/rd
小球在玻璃管中运动时,瓶内气体将进行一准静态绝热过程,有绝热方程:
dQ = CPdV
两边微分,得:
dP/dV = CP/VT
将(3)、(4)两式代入(6)式,得:
xV/PrF = 4m/VT
由牛顿第二定律,可得小球的运动方程为:
x'' + (4P/2m)Vdtx/dt = 0
可知小球在玻璃管中作简谐振动,其振动周期为:
T = 4π√(m/VP)
最后得气体的值为:
vp/CC = pdT/mVPrTmV/42644
实验仪器:
1.FB212型气体比热容比测定仪
2.TW-1型物理天平
3.0-25mm外径千分尺
实验步骤:
1.实验仪器的调整
2.振动周期测量
3.其它测量
实验操作注意事项:
1.若钢球不作简谐振动,可以调节气泵上面的气流调节阀门,直到钢球在玻璃管上小孔附近作稳定的谐振动。
2.装有钢球的玻璃管上端需要加一黑色护套,防止实验时气流过大,导致钢球冲出。
3.测钢球的质量和直径时需要取出钢球。
4.接通电源后若不计时或不停止计时,可能是光电门位置放置不正确,造成钢球上下振动时未挡光,或者是外界光线过强,须适当挡光。
5.本实验装置主要系玻璃制成,且对玻璃管的要求特别高,振动钢球的直径仅比玻璃管内径小0.01mm左右,因此钢球表面不允许擦伤,在测量钢球质量和直径是要注意轻量。