LLLL實(shí)驗(yàn)七

氣體比熱比的測定比熱容是物性的重要參量在研物質(zhì)結(jié)構(gòu)確定相變鑒物質(zhì)純度等方面起著重要的作用。本實(shí)驗(yàn)將介紹一種較新穎的測量氣體比熱容比的方法。[驗(yàn)?zāi)康臏y定空氣分子的定壓比熱容與定容比熱容之比。[驗(yàn)原理氣體的定壓比熱容C與定容比熱容C之比γ=C／。在熱力學(xué)過程特別是絕熱過程vv中是一個很重要的參數(shù)測的法有好多種這里介紹一種較新穎的方法通過測定物體在特定容器中的振動周期來計(jì)算值。實(shí)驗(yàn)基本裝置如圖—1所，振動物體球的直徑比玻璃管直徑僅小0.01。它能在此精密的玻璃管中上下移動，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根細(xì)管，通過它各種氣體可以注入到燒瓶中。鋼珠A的量為，徑為直徑為d)，當(dāng)瓶子內(nèi)壓力滿下面條件時(shí)鋼球A處于力平衡狀態(tài)。這時(shí)式中P為氣壓2了補(bǔ)償由于空氣阻尼引起振動物體A

振幅的衰減，通過管一直注入一個小氣壓的氣流，在精密玻璃管的中央開設(shè)有一個小孔。當(dāng)振動物體A處于小孔下方的半個振動周期時(shí)，注入氣體使容器的內(nèi)壓力增大，引起物體A向移動，而當(dāng)物體A處小孔上方的半個振動周期時(shí)，容器內(nèi)的氣體將通過小孔流出，使物體下沉。以后重復(fù)上述過程，只要適當(dāng)控制注入氣體的流量，物體A在玻璃管的孔上下作簡諧振動，振動周期可利用光電計(jì)時(shí)裝置來測得。

氣體注入口C玻璃瓶

圖—1實(shí)裝置示意圖若物體偏離平衡位置一個較小距離，則容器內(nèi)的壓力變化dp物體的運(yùn)動方程為：xm2

r

2

(7—1)因?yàn)槲矬w振動過程相當(dāng)快，所以可以看作絕熱過程，絕熱方程為數(shù)將7—式求導(dǎo)數(shù)得出：

（7—2）

—

p

，

dV

rx

（7－3將7—式代入—式得

25252xr4px0dtmV此式即為熟知的簡諧振動方程，它的解為

（7—）

r4pmV

2

（7—）

464mVTpr4Tpd4

（7－6）式中各量均可方便測得，因而可算出值由氣體分子運(yùn)動論可以知道γ值氣體分子的自由度數(shù)有關(guān)，對單原子氣體（如氬）只有三個平動自由度，雙原子氣如氫)除上述個平動自由度外還有2個動自由度。對多子氣體，則具有個轉(zhuǎn)動自由度，比熱容比γ與自由度f關(guān)系為

ff

。理論上得出：單原子氣體(Ar，雙原子氣體(N，H，O)2多原子氣體(，CH)2且與溫度無關(guān)。[驗(yàn)儀器

f=3γ=1.67f=5γ=1.40f=6γ=1.33氣泵、玻璃瓶、數(shù)字計(jì)時(shí)儀、電子天平、螺旋測微計(jì)[驗(yàn)內(nèi)容⒈接通電源節(jié)皮塞上針型節(jié)閥和氣泵上氣量調(diào)節(jié)旋鈕小在玻璃管中以小孔為中心上下振動過或過小會造成鋼珠不以玻璃管上小孔為中心的上下振動，調(diào)節(jié)時(shí)需要用手擋住玻璃管上方，以免氣流過大將小球沖出管外造成鋼珠或瓶子損壞。⒉打開周期計(jì)時(shí)裝置次數(shù)選擇50次按下復(fù)位按鈕后即可自動記錄振時(shí)未檔光，或者是外界光線過強(qiáng)，此時(shí)須適當(dāng)檔光。重復(fù)測量五次。⒊用螺旋測微計(jì)和電子天平分別測出鋼珠的直徑d和量m其中直徑重復(fù)測量五次。⒋由氣壓表讀出大氣壓力，并換算N／（＝1.013×N／[意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)裝置主要系玻璃制成對玻璃管的要求特別高動物體的直徑僅比玻璃管內(nèi)徑小左，因此振動物體表面不允許擦傷。平時(shí)它停留在玻璃管的下(用彈簧托住。若要將其取出，只需在它振動時(shí)，用手指將玻璃管壁上的小孔住，稍稍加大氣流量物體便會上浮到管子上方開口處，就可以方便地取出，或?qū)⒋斯苡善可先∠拢瑢⑶虻钩鰜怼?/p>

[據(jù)處理⒈數(shù)據(jù)記錄序號m(g)㎜)T(50次

平均值⒉求出結(jié)果：±△d(mm)T(sec)用式（—4）求出（實(shí)驗(yàn)儀器體積約2640

⒊在忽略容器體積V、大氣壓測量誤差的情況下估算空氣的比熱容比及其誤差相對誤差

mdT絕對誤差

結(jié)果表示為

并與理論值比較求