气体比热容比的测定实验报告及数据.doc

该【气体比热容比的测定实验报告及数据 】是由【游园会】上传分享，文档一共【12】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【气体比热容比的测定实验报告及数据 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。气体比热容比的测定实验报告及数据课气体比热容比的测定1、学****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。三、实验原理如图1所示,钢球A位于精密细玻璃管B中,-,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)(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。)2)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,,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拿轻放,还要防止钢球表面粘上灰尘。七、实验数据1、钢球振动周期测量12345(s):=(s)2、钢球直径测量12345()58062直径平均值:(mm)3、钢球质量质量平均值:=、其它物理量值1)球形储气瓶容积:从储气瓶标签上读出,2)本地重力加速度:3)本地大气压:取标准大气压,,由此可求得瓶内气压:(Pa)八、实验数据处理和实验结果本实验忽略球形储气瓶容积V和大气压强P的测量误差,先确定以下各物理量的不确定度:1、振动周期的不确定度A类不确定度为:B类不确定度为:(s)故(s)周期结果表达式为:s2、钢球直径的不确定度A类不确定度为:B类不确定度为:故(mm)钢球直径结果表达式为:3、钢球质量的不确定度为单次测量值的B类不确定度:(g)质量结果表达式为:g由(10)式得空气的值为:其合成不确定度为:=:取空气比热容比的公认值为:,求得本次实验结果的相对误差大小为:九、预****思考题1、试确定本实验中所使用各测量仪器的最小分度值。2、入气量的大小对钢球的运动有何影响,如何调节入气量的大小,十、课后思考题1、试分析本实验的误差来源,并提出减少这些误差的措施和方法。2、能否用其它方法测定空气的比热容比,请说明实验原理。气体比热容比的测定实验报告及数据课气体比热容比的测定1、学****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。三、实验原理如图1所示,钢球A位于精密细玻璃管B中,-,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)(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。)2)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,,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拿轻放,还要防止钢球表面粘上灰尘。