气体比热容比测定实验中的压强处理研究.pdf

Vo1．36NO．3
第36卷第3期太原理工大学学报
May2005
2005年5月JOURNAIOFTAIYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

文章编号：1007—9432(2005)03—0371-03

气体比热容比测定实验中的压强处理研究

张彩霞
(太原理工大学理学院，山西太原030024)

摘要：通过使用气体比热容比测定仪，对气体比热容比测定实验教学中压强P存在的两种
处理方法进行了：N-讨，说明了压强P应采用大气压强与4mg／Trd之和的理由，并提供了可用于计
算大气压修正值表的程序。从而解决了使用DYM1型动槽水银气压表时查大气压修正值的问题。
关键词：比热容比；压强；大气压修正值
中图分类号：055文献标识码：A

气体的定压比热容C。与定容比热容Cv之比y烧瓶内气体压强P满足下面条件时小球A处于平

—C。／C、，在热学过程特别是绝热过程中是一个很重衡状态：

要的参量。使用同济大学生产的气体比热容比测定P—P1+mg
．(1)
仪对空气比热容比进行测量和研究。该实验的特点
是，测量方法新颖，操作简单、测量中用到的物理实式中：P-为大气压强。
验常用仪器多。通过该实验使学生明确物理概念、若小球偏离平衡位置一个较小距离z，则容器
丰富物理实验的设计思想、培养实验技能和严谨的内的压力变化为丌rd．
科学实验态度。但在实验教学中如果不能正确处理物体的运动方程为：

被测量就会适得其反。下面就压强P在本实验中m一dPo．·(2)
的处理作一讨论。
因为物体运动过程相当快，所以容器内气体状
1气体比热容比测定的实验原理态的变化可以看作是绝热过程。绝热方程为：
pV一常数。(3)
实验基本装置如图l所示。在烧瓶的壁上有一
将式(3)求导得：
注气口C，并插入一根细管，通过它可以将气体注入
dp一一弋pydV．
到烧瓶中。只要适当控制注入气体的流量，小钢球．(4)
A便能在玻璃管B中以小孔为中心上下作简谐振
容器内气体体积的变化为：
动。振动周期可利用光电计时装置来测量。dV一丌rz．(5)

由(2)、(4)、(5)三式可得：
+7r27-4p?,
。mz一0～．～(6)

此式即为熟知的简谐振动的微分方程。

27r27-4p~
一
令：，(7)

一
∞一／丌rpy一2rr
则，＼／■一‘’(8)
图1实验装置
4mV64mV
钢球A的质量为m，半径为(直径为d)．当得=——(9)
TT’

收稿日期：2004—1G一20
作者简介：张彩霞(1962一)，女，山西闻喜人，太原理工大学应用物理系副教授，主要从事大学物理和大学物理实验教学与研究，
(Te1)0351—8610259

372太原理工大学学报第36卷

式(9)即为本实验的原理公式。烧瓶的容积由实压强的处理存在两种方法：
验室给出。只要在实验中测得小球A的直径d、质1)认为p≈p即大气压只作粗略测量不作修
量I"i'l、振动周期T，并由气压表测出大气压强pt，再
正，同时忽略项；
由式(1)求得压强p，则可求得气体的比热容比。
2)认为p—p·+，即大气压要作修正同时
2压强的处理方法
要考虑项。下面在不同大气压下就以上所述压
在本实验原理公式y一中的压强p=p。丌“
强的处理方法对y值进行测量。
+．其中p。为大气压强，由DYM1型动槽水银2．1实验结果和分析

气压表测量。从气压表读取的气压表示值(用户表烧瓶容积V一2622mL，小球质量一11．12
示)需经过纬度、高度、温度和仪器差的订正后方为g，小球直径d一14．001mm．实验时间：2004年6
月。
当时的实际大气压(用P表示)。在实验教学中对
表l实验结果

日期15日16日18日21日22日25日
大气压示值Pl／hPa924、6920．3918．2914．6915、2917．6
温度／℃24．224．024．025、025．526．2
大气压修正值Pl／hPa一4．47—4．44—4．43—4．56—4．63—4．75
大气压p／／hPa920．1915．9913．8910．0910．6912、9
压强p／hPa927．2923920．9917．1917、792O
周期T／s0．623150、62364O．626050．629150．628330．62678

1．3491．3531．3451．3381、3401．344
相对误差／％3．63．43．94，44．34．0

731．3521．357l-3491．3411．3441．347
相对误差／％3．43．13、64．24．03．8
注：1)大气压修正值可查表；在北方，空气比热容比理论值近似取1．40；
2)为户户。时比热容比的计算值；r~p：pl+时比热容比的计算结果

由表1可知，在压强