空气绝热指数的测量

空气绝热指数的测量【教学目的】1.学习用新型扩散硅压力传感器测空气的压强，用电流型集成温度传感器测空气的温度变化，从而测定空气的绝热指数；2.观察热力学现象，掌握测量空气绝热指数的一种方法。３.了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。【教学重点】准确测出空气的压强和温度变化，得出空气的绝热指数。【教学难点】理解并掌握压力传感器和电流型集成温度传感器测定空气的绝热指数的原理及方法。【课程讲授】提问：1.气体的绝热指数是如何定义的？2.本实验是如何测定空气的绝热指数的？一、实验原理设有一个带有两个活塞的容器，如图1所示：其中活塞C1接充气球，活塞C2与环境大气相通(大气压强为0P，室温为0T)。若打开活塞C1(活塞C2关闭)，用充气球将空气缓缓压入容器中，此时容器内气体压强增大，温度稍有升高，待气体温度下降至室温0T，且压强稳定时，其压强为1P，体积为1V.然后，关闭活塞C1，并突然将活塞C2打开，气体迅速喷出，待容器内空气回复到环境压强0P时，将活塞C2急速关闭.这时，原容器内空气的体积变2V(包括放出一部分气体)，温度降为1T.容器内空气压强变化和温度变化都极快，以至于空气与容器壁之间来不及传递热量，此过程可看做绝热过程，因此满足2011VPVp(1)式中，γ为气体绝热指数.活塞C2关闭后，容器内空气温度回升.当回升到放气前初态温度0T时，其压强为2P，因此，放气前图1(a)至放气后气体温度回升到室温图1(c)这一过图1实验过程图程可视为等温过程，由理想气体状态方程得2211VPVp(2)由公式(1)和公式(2)解得2101lglglglgpppp(3)二、实验仪器扩散硅压力传感器P、集成温度传感器T(AD590)、数字电压表(二只)、电池E(甲号四节)、电阻箱R、大玻璃容器、打气球、导线等。图2空气绝热指数测定仪三、实验步骤1.按图7-2接好仪器的电路，集成温度传感器的正负极请勿接错.R取5kΩ.用福廷式气压计测定大气压强0P，用水银温度计测环境室温θ0.开启电源，让电子仪器部分预热20min，然后用调零电位器调节零点，把用于测量空气压强的三位半数字电压表指示值调到0(活塞C2已开启.)2.把活塞C2关闭，活塞C1打开，用充气球把空气稳定地徐徐压入贮气瓶内，然后关闭活塞C1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，压强1P和温度值0T.3.突然打开活塞C2,当贮气瓶内空气压强降低至环境大气压强0P时(这时放气声消失)，迅速关闭活塞C2,这时瓶内气体温度降至1T.4.当贮气瓶内空气的温度上升至温度0T时，记下贮气瓶内气体压强Ｐ2.5.把测得的瓶内压强值1P、2P和0P(以mV为单位)换算成kPa或Pa，并代入公式(3)，求得空气的绝热指数γ，重复四次求平均值.四、数据记录和数据处理θ0＝0T＝1T＝次12340P（mv）1P（mv）2P（mv）2101lglglglgpppp五、思考题1.本实验中测量温度为什么要用集成温度传感器?它有什么优点?可否用水银温度计来代替?2.本实验必做部分3中，为何放气声消失时，必须迅速关闭活塞C2?如果关闭较晚，会有什么结果?