空氣絕熱指數(shù)的測定

1、1實驗一 實驗一 空氣絕熱指數(shù)的測定 空氣絕熱指數(shù)的測定一、實驗目的1.熟悉用絕熱膨脹、定容加熱基本熱力過程與工作原理測量空氣絕熱指數(shù) k 的實驗方法。2.通過實驗，培養(yǎng)運用熱力學基本理論處理實際問題的能力。3.通過實驗，進一步加深對剛性容器充氣、放氣現(xiàn)象的認識。二、實驗原理在熱力學中，氣體的定壓比熱容 和定容比熱容 之比被定義為該氣體的絕熱指數(shù)，并以 表示， p c v c k即 。 / p v k c c ?本實驗利用定量氣體在絕

2、熱膨脹過程和定容加熱過程中的變化規(guī)律測定空氣絕熱指數(shù) ，該實驗過 k程的 圖，如圖 1 所示。 p v ?圖 1圖中 AB 為絕熱膨脹過程；BC 為定容加熱過程。因為 AB 為絕熱過程，所以（1） k kA A B B p V p V ?BC 為定容過程，所以 。 B C V V ?假設狀態(tài) A 與 C 所處的溫度相同，對于狀態(tài) A、 C 可得：（2） A A C C p V p V ?將（2）式兩邊 次方得 k（3） ( ) ( )

3、k kA A C C p V p V ?比較（1） 、 （3）兩式可得k kC AA Bp pp p ?kA AB Cp pp p? ? ? ? ?? ?將上式兩邊取對數(shù)，可得3圖 3 氣體熱力過程示意圖四、實驗方法及步驟1. 認真閱讀實驗指導書，對照實物熟悉實驗設備，了解實驗原理。2. 在閥門 5 開啟的情況下（容器與大氣相通） ，用醫(yī)用注射器將蒸餾水注入 U 型管壓力計 3 至120~150mm 左右的水柱高。水柱內應不含氣泡，

4、如有氣泡，應設法排除。3. 調整裝置的水平位置，使 U 型管壓力計 3 兩水管中的水柱高在一個水平線上。4. 關閉閥門 5，把備帽擰緊。5. 檢查裝置的氣密性。方法是：1）通過充氣閥對剛性容器充氣至狀態(tài) A，使 （mmH2O）左右，過幾分鐘后觀察水柱的變 200 A h ?化，若不變化，說明氣密性滿足要求，讀出 的值。 A h2）若有變化，則說明裝置漏氣，應將放氣閥門 5 的錐形塞拔出，抹上一些真空油，可改善密封性，抹油后安裝就位，把備

5、帽擰緊。重復步驟 1） 。此步驟一定要認真，否則，將給實驗結果帶來較大的誤差，同時讀出 的值。 A h6.右手突然打開放氣閥門 5 放氣，并迅速關閉（在氣流流出的聲音“拍”消失的同時關上排氣閥，此時，恰到好處，實驗操作者在實驗正式開始前要多練習幾次） 。7.持續(xù) 30 分鐘左右，待容器內空氣溫度與大氣溫度一致時，即 U 型管差壓計的讀數(shù)穩(wěn)定后，讀出 C h。8.重復上述步驟 3 次以上，將實驗中采集的數(shù)據填在實驗數(shù)據表格中，并求 值（取

6、其平均值） 。 k注意：氣囊往往要漏氣，充氣后必須用夾子將膠皮管加夾緊。五、計算公式如果將前述的（4）式直接用于實驗計算的話，比較麻煩。因此，針對我們的實驗條件，現(xiàn)將（4）式進行適當?shù)暮喕?。設 U 型管差壓計的封液（水）的重度為 （N/m3） ，實驗時大氣壓力為 （mmH2O） 。 3 9.81 10 ? ? ? a p因此，狀態(tài) A 的壓力可表示為 ，狀態(tài) B 的壓力可表示為 ，狀態(tài) C 的壓力可表示 A a A h p p ? ?