物质比热容的测定研究(18)

物质比热容的测定研究

由以上实验数据可知:同一仪器( m 、d 、V 一定) 在相同温度下,湿度不同空气比热容比的测量值也不同。相对湿度大的其比热容比测量值较小。 这是由于在气温相同的条件下,空气相对湿度大的,一定体积的空气里含有的水汽较多(即空气中的水汽密度较大)；因水是三原子分子,正是由于空气里水汽的增多,i 2由 可知:使测得的空气比热容比变小。 如表4 中:气温24.0 ℃时,查表i

[3]知:饱和汽压强为22. 38 mmHg ,空气相对湿度分别为70 %和73 %的情况下,计算得空气的水汽压强分别为:22. 38 ×70 % = 15. 67 mmHg 和22.38 ×73 % =

16. 34 mmHg；或者说空气中的水汽密度分别为15. 67 g/ m3 和16. 34 g/ m3 即相对湿度大的空气单位体积里含有的水汽较多,从而使空气比热容比， 测量值变小。

(4) 小结

使用气体比热容比测定仪测量比热容比时：

①烧瓶容积的大小对测量结果有影响。 烧瓶容积与其设计值2 645 ml 比较接近的仪器,比热容比测量值的误差较小；反之,比热容比测量值的误差就较大。 因烧瓶烧制过程中有变形,故建议采购仪器时应选择烧瓶容积(见仪器标签) 与其设计值(2 645 ml) 一致或比较接近的仪器。

②同一台仪器即在m 、d 、V 一定的情况下,大气压强的大小对小球振动周期T 有着直接的影响,即压强越大,周期T 越小；但不会影响比热容比的测量结果。

③空气比热容比的测定与空气相对湿度有关。 同一台仪器在温度相同条件下相对湿度较大的其空气比热容比的测量值就较小。

4.2 测定空气比热容比实验的探讨

通常我们在做测量空气比热容比 的实验时，都是采用由贮气瓶、U形管压力计、打气筒、水抽气机、温度计等组成的装置，但是现在普遍使用的是FD-NCD型空气比热容比测定装置，其结构原理依旧，但它在压力和温度的测量中，采用了数字电压表、硅压力传感器和半导体集成温度传感器等，大大减小了实验的测量误差，使实验变得较为快捷简便，实验相对误差可控制在2%以内, 可是，我们在实际操作中，却发现实验结果总是小于标准值，相对误差高达5%-16%，这其中是否存在某种系统误差？是什么原因？我们来作一些分析,我们知道，对于单原子气体 =1.67，双原子气体 =1.40，空气是许多气体的混合，一般说其中99%以上是双原子气体氮和氧，因此经典理论得出空气的 数值应该接近1.40, 下面来看整个操作步骤：

1)实验时把处于大气压强及室温下的空气，从进气活塞处用打气球压入贮气瓶内，关闭进气活塞，待稳定后瓶内单位质量的气体是处于P1,V1状态。

2)迅速打开排气活塞，使瓶内空气与大气相通，当压强达到大气压时，立即关闭排气活塞，这是一个绝热膨胀过程，压强减小，温度降低，单位质量的气体