FD-NCD空气比热容比测定仪说明书

FD-NCD空气比热容比测定仪说明书上海复旦天欣科教仪器有限公司中国上海1一、概述本仪器用绝热膨胀法测量空气的比热容比，主要供大专院校普通物理热学与热力学实验教学用。由于本仪器采用扩散硅压力传感器测量空气压强，用电流集成温度传感器测空气温度，设计先进，结构安全可靠，实验结果精确。二、用途1、测量空气的定压比热容与定容比热容之比。2、观测热力学过程中空气状态变化及基本规律。3、学习用传感器精确测量气体压强和温度的原理与方法。三、结构特性本仪器主要由三部分组成：（1）贮气瓶：它包括玻璃瓶、进气活塞、橡皮塞组成；（2）传感器：扩散硅压力传感器和电流型集成温度传感器AD590各一只；（3）数字电压表二只：三位半数字电压表作硅压力传感器的二次仪表（测空气压强）、四位半数字电压表作集成温度传感器二次仪表（测空气温度）。扩散硅压力传感器配三位半数字电压表，它的测量范围大于环境气压0--10KPa，灵敏度为20mV/KPa。实验时，贮气瓶内空气压强变化范围约6KPa。空气温度测量采用电流型集成温度传感器AD590，该半导体温度传感器灵敏度高、线性好，它的灵敏度为1uA/C0。四、保养和维护1、实验时硅压力传感器请勿用手压，以免影响测量准确性。2、玻璃活塞如有漏气，可用乙醚将油脂擦干净，重新涂真空油脂。3、橡皮塞与玻璃瓶或玻璃管接触部位等处有漏气只需涂704硅化橡胶，即可防止漏气（硅化橡胶由江苏锡山市后宅前进化工厂生产）。4、由于硅压力传感器各只灵敏度不完全相同，一台仪器配一只专用传感器，2请勿将显示器与压力传感器互换。五、仪器及附件1、贮气瓶一只（包括瓶、活塞二只、橡皮塞、打气球）。2、硅压力传感器及同轴电缆。3、电流型集成温度传感器及电缆。4、三位半数字电压表；四位半数字电压表各一只。用户自备：钾电池四节、5K电阻（或电阻箱代）一只。空气比热容比测定实验介绍目的：1、用绝热膨胀法测定空气的比热容比。2、观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。3、学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。原理：对理想气体的定压比热容Cp和定容比热容Cv之关系由下式表式：Cp-Cv=R（1）（1）式中，R为气体普适常数。气体的比热容比r值：r=Cp/Cv（2）气体的比热容比现称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，r值经常出现在热力学方程中。测量r值的仪器如图〈一〉所示。实验时先关闭活塞C2，将原处于环境大气压强Po、室温0的空气从活塞C1处把空气送入贮气瓶B内，这时瓶内空气压3强增大。温度升高。关闭活塞C1，待稳定后瓶内空气达到状态I（P1、0、V1）,V1为贮气瓶容积。然后突然打开阀门C2，使瓶内空气与大气相通，到达状态II（P1、0、V1）后，迅速关闭活塞C2，由于放气过程很短，可认为是一个绝膨胀过程，瓶内气体压强减小，温度降低。绝热膨胀过程应满足方程：P1·1'V=P0·V'1（3）在关闭活塞C2之后，贮气瓶内气体温度将升高，当升高温度0时，原状态为I（P1、0、V1）体系改变为状态III（P2、0、V2），应满足：P1·V1=P2·V2（4）由（3）和（4）式可得到：r=（logPo-logP1）/（logp2-logP1）（5）利用（5）式可以通过测量P0、P1和P2值，求得空气的比热容比r值。实验装置：图〈一〉实验装置中1为进气活塞C1；2为放气活塞C2；3为电流型集成温度传感器AD590，它是新型半导体温度传感器，温度测量灵敏度高，线性好，测温范围为-50C0至150C0。AD950接6V直流电源后组成一个稳流源，见图〈二〉，它的测温灵敏度为1uA/C0，若串接5K电阻后，可产生5mV/C0的信号电压，接0--2V量程四位半数字电压表，可检测到最小0.02C0温度变化；4为气体压力传感器探头，由同轴电缆线输出信号，与仪器内的放大器及三位半数字电压表相接。当待测气体压强为P0+10.00KPa时，数字电压表显示为200mV，仪器测量气体压强灵敏度为20mV/KPa，测量精度为5Pa。实验内容：1、按图〈一〉接好仪器的电路，AD590的正负极请勿接错。用Forton式气4压计测定大气压强P0，用水银温度计测环境室温0。开启电源，将电子仪器部分预热20分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数字电压表示值调到0。1、进气活塞C12、放气活塞C23、AD5904、气体压力传感器5、704胶粘剂（由用户自备）图〈一〉图〈二〉35412压强调零温度电源3512AD5906V5KΩ测量端52、把活塞C2关闭，活塞C1打开，用打气球把空气稳定地徐徐进入贮气瓶B内，用压力传感器和AD590温度传感器测量空气的压强和温度，记录瓶内压强均匀稳定时的压强P'1和温度0值（室温为0）3、突然打开活塞C2，当贮气瓶的空气压强降低至环境大气压强P0时（这时放气声消失），迅速关闭活塞C2。4、当贮气瓶内空气的温度上升至室温0时记下贮气瓶内气体的压强P'2。5、用公式（5）进行计算，求得空气比热容比值。实验数据例：P1=P0+P1'/2000；P2=P0+P'2/2000;r=log(P1/P0)/log(P1/P2)(200mV读数相当于1.000+104Pa)P0（105Pa）P1'(mV)T1'(mV)P2'(mV)T2'(mV)P1(105Pa)P2(105Pa)r1.0248110.11428.431.11428.41.07981.04041.407115.31430.832.21430.81.08241.04091.399116.91434.633.71434.61.08321.04161.415118.11438.331.41438.31.08381.04051.373r=1.399，理论值r=1.402，百分差很小。注意事项：1、实验内容3打开活塞C2放气时，当听到放气声结束应迅速关闭活塞，提早或推迟关闭活塞C2，都将影响实验要求，引入误差。由于数字电压表尚有滞后显示，如用计算机实时测量，发现此放气时间约零点几秒，并与放气声产生消失很一致，所以关闭活塞C2用听声更可靠些。2、实验要求环境温度基本不变，如发生环境温度不断下降情况，可在远离实验仪适当加温，以保证实验正常进行。6附：1、密封装配后必须等胶水变干且不漏气，方可做实验；2、打气球橡胶管插入前可先沾水(或肥皂水)，然后轻轻推入二通，以防止断裂；3、外接电池可采用四节甲电池串联到6V直流电源；4、压力传感器头与测量仪器(主机)配套使用，上有号码相对应，各台仪器之间不可互相换用。7关于空气比热（II型）内接电源的使用说明我公司根据客户的要求生产一批内接标准5K测量电阻和6V基准稳压源及外接6V甲电池和电阻箱。使用时如果采用内接电阻和电源，则把机箱后面的船型开关接向内这一边即可。这时把AD590输出端的红、黑分别接在面板的红、黑输入端，即可进行测量。如果实验需要改变测量电阻，则把机箱后面的船型开关接向外这一边，在外面把甲电池、测量电阻、AD590串联起来，把测量电阻二端分别接在面板的红、黑输入端即可进行测量。