空氣絕熱指數測定裝置實驗指導書

一、實驗目的
1、測定空氣的絕熱指數及空氣的比定壓熱容及比定容熱容。
2、熟悉以絕熱膨脹、定容加熱基本熱力過程為工作原理的測定絕熱指數實驗方法。
二、實驗裝置及測試原理
空氣絕熱指數也叫作氣體的比熱容比，在熱力學過程中是一個重要的參量，很多空氣中的絕熱過程都與比熱容比有關，本裝置就是用于測定比熱容比的。
實驗時利用氣囊往有機玻璃容器內充氣，通過U型壓力計測出容器內的壓力P₁；壓力穩(wěn)定后，突然打開閥門2并迅速關閉，在此過程中，空氣絕熱膨脹，在U型壓力計上顯示出膨脹后容器內的空氣壓力P₂；然后，持續(xù)一小時左右，使容器中的空氣與實驗環(huán)境的空氣進行熱交換，最后達到熱平衡，即容器中的空氣溫度與環(huán)境溫度相等，此時，U型壓力計顯示出溫度相等后，容器中空氣壓力P₃。
根據過程方程：　　　（1）　　
又根據狀態(tài)方程：
                  （2）
                  （3）
                  （4）
其中：，
解上述方程組可得：

所以絕熱指數K為：
　　　　　　
又由
可得：　與
式中：V—比容；
    R—空氣常數；
  T—熱力學溫度。
三、實驗方法及步驟
1、測試前的準備
（1）將閥門2的錐形塞拔出，抹上一些真空油，以改善閥門的密封性能，抹油后安裝就位，并把螺帽擰緊。
（2）在閥門2開啟的情況下（即容器與大氣相通），用醫(yī)用注射器將蒸餾水注入U型壓力計至一定高度。水柱內不能含有氣泡，如有氣泡，要設法排除。
（3）調整裝置的水平位置，使U型壓力計兩水管中的水柱高在一個水平線。
2、記錄U型壓力計初始讀數h。（即容器與大氣相通時，壓力計中水柱高度）。
3、關閉閥門口2，把螺帽擰緊。
4、用氣囊往有機玻璃容器內緩慢充氣，至一定值時，待壓力穩(wěn)定后，記錄此時的水柱高度差△h₁。
5、突然打開閥門2，并迅速關閉?？諝饨^熱膨脹后，在U型管內顯示出膨脹后容器內的氣壓，記錄此時的水柱高度差△h₂。
6、持續(xù)1～2小時，待容器內空氣的溫度與測試現場的大氣溫度一致時，記錄此時的水柱高度差△h₃。
7、一般要求重復三次試驗，取其結果的平均值作為實驗最終結果。
 
四、實驗數據處理

測試項目 測試次數	h0 mm	△h1 mm	△h2 mm	△h3 mm	備   注
1
2
3

大氣壓力=        　 mmH₂O
大氣溫度=     　　 　 ℃
        　 mmH₂O
　         mmH₂O
        　 mmH₂O
空氣絕熱指數：

空氣定容比熱：

空氣定壓比熱：

五、測試結果分析
1、分析影響測試結果的因素。
2、討論測試方法存在的問題。
六、注意事項
1、氣囊有時有漏氣現象，充氣后可以將閥3關閉。
2、在試驗過程中，測試現場的溫度要求基本恒定，不然，很難測出可靠的數據。