物质比热容的测定研究(15)

物质比热容的测定研究

由图中曲线可以看出，在低于外界环境温度时，液体温度上升快；在高于外界环境温度时，液体温度上升较慢。低于外界环境温度时，待测液体从外界吸收的热量要比待测液体温度高于外界环境温度时向外界所放出的热量少。对图中所示实验曲线进行多项式拟合，可得到待测液体温度T 随加热时间t 的变化规律如下:

密闭时为:

T = [- 6.7992×10-7t2+ 7.6636×10-3 t- 2.474 ]℃

则当T=T0=8℃时,dT/dt=5.52×10-3℃/s,I=0.8367A , V =2.733V。待测煤油的比

热容是：c=2.2074J/g.℃。

开放时为:

T = [-7.8348×10-7 t2+ 7.5873×10-3t+1.304 ] ℃

则当 T=T0=10℃时,dT/dt=5.58×10-3℃/s,I= 0.8554 A , V = 2. 814 V; 待测

煤油的比热容是：C= 2.2087 J/g.℃。

利用实验曲线和对称法计算出的煤油比热容的对比如表1所示。由表中的实验数据可以看出, 对称法测量的结果偏高, 误差较大, 且当末温与初温之差 T 增加时, 测量结果的偏差也增加; 利用待测液体温度T 随加热时间t 的变化曲线计算的结果偏差小, 即使在末温与初温之差 T 较大的情况下, 也能得到比较准确的实验结果。 同时, 该方法对量热器系统无论是密闭, 还是开放条件下也都是适用的。

物质比热容的测定研究

第四章 气体物质比热容的测定

4.1 对空气比热容比测定实验的研究

气体的定压比热容CP 与定容比热容CV 之比γ= CP/ CV 在热学过程特别是绝

热过程中是一个很重要的参量。测定的方法有好多种。这里使用同济大学生产的气体比热容比测定仪对空气比热容比进行测量和研究。该实验特点:测量方法新颖(通过测定物体在特定容器中的振动周期T 来计算γ值)、操作简单,测量中用到的物理实验常用仪器多。通过该实验使学生明确物理概念、丰富物理实验的设计思想、培养实验技能和严谨的科学实验态度。不同大气压下,同一仪器测得小球的振动周期也不同；它们会不会影响比热容比的测量结果? 下面就从实验来研究它们对空气比热容比测定的影响。

4.1.1 气体比热容比测定实验原理

实验基本装置如图1所示：在烧瓶的壁上有一注气口C,并插入一根细管,通过它可以将气体注入到烧瓶中。只要适当控制注入气体的流量,小钢球A 便能在玻璃管B 中以小孔为中心上下作简谐振动。振动周期可利用光电计时装置来测量。

钢球A 的质量为m ,半径为r (直径为d ),当烧瓶内气体的压强p 满足下面条件时小球A 处于平衡状态:

mgp p1 2 (1) r

式中， pl 为大气压强。若小球偏离平衡位置一个较小距离x ,则容器内的压力

变化πr2dp 物体的运动方程为:

d2xm2 r2dp (2) dt

因为物体运动的相当快,所以容器内气体状态的变化可以看作是绝热过程,绝热方程为:

pVr = 常数 (3)

将(3) 式求导得:

p dVdp (4) V

容器内气体体积的变化:

dV =πr2x (5)

由(2) 、(4) 、(5) 三式可得:

d2x 2r2p x 0 (6) 2mVdt

此式即为熟知的简谐振动的微分方程。

令: