專利名稱：空氣比熱容比的快速測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是空氣比熱容比的測(cè)量。
背景技術(shù)：
空氣比熱容比是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是要求學(xué)生在3-4學(xué)時(shí)完成多個(gè)數(shù)據(jù)的測(cè)量，上課時(shí)老師一般要講解，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器熟悉要花一定的時(shí)間，留給做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間大致就2-3學(xué)時(shí)，在這樣短的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)，則空氣容器的絕熱條件就不能太嚴(yán)格，嚴(yán)格則等待絕熱壓縮或絕熱膨脹后的氣體通過(guò)散熱或吸收回到室溫的時(shí)間就太長(zhǎng)，所以現(xiàn)在的空氣比熱容比的測(cè)量大多數(shù)采用的是玻璃容器。測(cè)量上采用的是測(cè)量相同溫度下，打氣前和打氣后回到相同溫度的壓強(qiáng)差，或者膨脹前與膨脹后回到相同溫度的壓強(qiáng)差。玻璃容器的熱交換太快，一般打氣速度跟不上，無(wú)法采用絕熱壓縮法來(lái)測(cè)量空氣比熱容比；通常采用絕熱膨脹法測(cè)量空氣比熱容比，絕熱膨脹要求的放氣速度要快到可以忽略，否則就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值偏小，而通常的放氣時(shí)間都在1秒左右，導(dǎo)致測(cè)量值偏小 5%-10%。
發(fā)明內(nèi)容
為克服散熱和吸熱帶來(lái)的測(cè)量值偏小，本發(fā)明采用絕熱性能比較好的材料，通過(guò)測(cè)量溫度來(lái)測(cè)量空氣比熱容比。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是假設(shè)絕熱壓縮或絕熱膨脹的第一個(gè)狀態(tài)是(Pi、Vp T1),、第二個(gè)狀態(tài)是(P2、\、T2),空氣絕熱方程是
m = m
其中y是空氣比熱容比，空氣的狀態(tài)方程是
P1V1IT1 = P2V2ST2
狀態(tài)方程的π欠方與絕熱方程相除，得到壓強(qiáng)與溫度的絕熱關(guān)系
(T2/P1)--1 =(T2/T1^
只需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)狀態(tài)的溫度和壓強(qiáng)，則可以測(cè)量空氣比熱容比；環(huán)境溫度一般在 280-310Κ,則壓強(qiáng)變化10%-20%，溫度變化8-16Κ，這個(gè)溫度變化量是可以較精確測(cè)量的。壓強(qiáng)的測(cè)量技術(shù)是比較成熟和快捷的；對(duì)于溫度的測(cè)量應(yīng)該采用熱電偶溫度計(jì)， 避免使用水銀溫度計(jì)以及需要有電流流過(guò)的溫度傳感器熱電偶測(cè)量的是電動(dòng)勢(shì)，可以避免電路產(chǎn)生熱量；水銀溫度計(jì)需要空氣傳熱，會(huì)帶來(lái)較大溫差；有電流流過(guò)的溫度傳感器， 電路將會(huì)對(duì)空氣加熱帶來(lái)實(shí)驗(yàn)誤差?？諝馊萜鞅容^適合的材料是導(dǎo)熱性能極差、拉伸模量極大的高密度聚氨酯塑料容器，通過(guò)測(cè)量打氣前室內(nèi)氣壓和溫度值(塑料容器與室內(nèi)大氣相通，則溫度相同)，以及測(cè)量打完氣后的容器內(nèi)的氣壓值和溫度，就可以計(jì)算空氣比熱容比。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明空氣比熱容比的快速測(cè)量方法，其特征是使用導(dǎo)熱性能極差、拉伸模量極大的高密度聚氨酯塑料容器，先測(cè)量室內(nèi)的大氣壓強(qiáng)值和溫度；向容器內(nèi)打氣，測(cè)量打氣后的容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)和溫度值，然后計(jì)算空氣比熱容比。
全文摘要
本發(fā)明空氣比熱容比的快速測(cè)量方法涉及物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是空氣比熱容比的測(cè)量。空氣比熱容比是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，絕熱性能差導(dǎo)致測(cè)量值偏小。技術(shù)方案假設(shè)絕熱壓縮或絕熱膨脹的第一個(gè)狀態(tài)是(P1、V1、T1)，第二個(gè)狀態(tài)是(P2、V2、T2)，空氣絕熱方程是，其中是空氣比熱容比，空氣的狀態(tài)方程是， 狀態(tài)方程的次方與絕熱方程相除，得到壓強(qiáng)與溫度的絕熱關(guān)系，只需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)兩個(gè)狀態(tài)的溫度和壓強(qiáng)，就可以計(jì)算空氣比熱容比；壓強(qiáng)變化10%-20%，則溫度將變化8-16K。本發(fā)明可以在絕熱條件好的情況下快速測(cè)量空氣比熱容比。
文檔編號(hào)G01N25/20GK102542880SQ20111045031
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者李娟 , 胡再國(guó), 饒大慶 申請(qǐng)人:四川大學(xué)