预览加载中,请您耐心等待几秒...
1/6
2/6
3/6
4/6
5/6
6/6

在线预览结束,喜欢就下载吧,查找使用更方便

如果您无法下载资料,请参考说明:

1、部分资料下载需要金币,请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档,再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压,在使用对应软件打开

课气体比热容比的测定 1、学习测定空气比热容比的方法。题 教学目 2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方的 法。3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度 重难1、物理天平的调节和使用。的计算。 点2、各物理量不确定度的计算。 教学方讲授、演示、提问、讨论、操作相结合。 学3学时。法 时 一、前言 气体的定压比热容和定体比热容的比值称为比热容比。气体的值在许多热 力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数。由气体动理论可知,理想气体的 值为: (1) 式中为气体分子的自由度,对于单原子分子;对于双原子刚性分子,;对于 多原子刚性分子,。实验中气体的比热容比常通过绝热膨胀法、绝热压缩法等方 法来测定。本实验将采用一种比较新颖的方法,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值。 二、实验仪器 FB212型气体比热容比测定仪、支撑架、小型气泵、TW-1型物理天平、0-25mm 外径千分尺等。 如图1所示,钢球A位于精密细玻璃管B中,其直径仅仅比玻璃管直径小 0.01-0.02mm,使之能在玻璃管中上下移动,瓶上有一小孔C,可以通过导管将 待测气体注入到玻璃瓶中。 图1设小球质量为m,半径为r,当瓶内气压P满足下式时,小球处于平衡位 置: (2) 设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: (3) 与此同时瓶内气体压强将降低一微小值,此时小球所受合外力为: (4) 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: (5) 两边微分,得 (6) 将(3)、(4)两式代入(6)式,得: (7) 由牛顿第二定律,可得小球的运动方程为: (8) 可知小球在玻璃管中作简谐振动,其振动周期为: (9) 最后得气体的值为: (10) 式中右边各量可以方便测出,故可以计算出气体的值。 实验中为了补偿由于空气阻力以及少量漏气引起的小球振幅的衰减,通过C管 一直向玻璃瓶中注入一小气压的气流,在玻璃管B的中部开有一小孔,当小球处于 孔下方时,注入气体压强增大,使得小球往上运动;当小球越过小孔后,容器内气 体经小孔流出,气体压强减少,小球将往下运动,如此循环往复进行以上过程,只 要适当控制注入气体的流量,小球就能在玻璃管中小孔附近作简谐振动,其振动周 期可用光电计时装置测得。 四、实验仪器介绍 1、FB212型气体比热容比测定仪:其结构和连接方式如图2所示。 2、TW-1型物理天平:仪器介绍和使用方法见教材P69。 3、0-25mm外径千分尺:仪器介绍和使用方法见教材P46。 五、实验内容和实验步骤 1、实验仪器的调整 1)将气泵、储气瓶用橡皮管连接好,装有钢球的玻璃管插入球形储气瓶。将光 电接收装置利用方形连接块固定在立杆上,固定位置于空芯玻璃管的小孔附近。 2)调节底板上三个水平调节螺钉,使底板处于水平状态。 3)接通气泵电源,缓慢调节气泵上的调节旋钮,数分钟后,待储气瓶内注入一 定压力的气体后,玻璃管中的钢球离开弹簧,向管子上方移动,此时应调节好进气 的大小,使钢球在玻璃管中以小孔为中心上下振动。 2、振动周期测量 1)设置:接通计时仪器的电源及光电接收装置与计时仪器的连接。打开计时仪 器,预置测量次数为50次。(如需设置其它次数,可按“置数”键后,再按“上 调”或“下调”键,调至所需次数,再按“置数”键确定。本实验按预置测量次数 进行,不需要另外置数。) 测量:按“执行”键,即开始计数(状态显示灯闪烁)。待状态显示灯停止闪 烁,显示屏显示的数字为振动50次所需的时间。重复测量5次。 3、其它测量 1)用螺旋测微计测出钢球的直径d,重复测量5次。 2)用物理天平称出钢球的质量m,左右盘各称一次。 六、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。正确的取法是:先拨出护套,左手拇 指堵住玻璃管上的小孔,待管中压强增大,钢球冲出管口的瞬间,用右手抓住钢 球。取钢球需注意力高度集中,以防失手钢球落下砸坏玻璃器皿。待测量完毕,钢 球放入管中后,仍需套入护套。 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