用于測定氣體比熱容比的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于測定氣體比熱容比的裝置，包括重物盤(2)、活塞套筒(3)、活塞(5)、氣瓶(9)，活塞套筒(3)豎向設(shè)置且筒壁上標(biāo)有容積刻度線，活塞(5)設(shè)置在活塞套筒(3)中，重物盤用于放置砝碼(1)，重物盤(2)固定設(shè)置在活塞上部，氣瓶的瓶口設(shè)置有雙孔塞(8)，雙孔塞(8)的其中一個(gè)孔通過導(dǎo)氣管(7)與活塞套筒的下腔連通，雙孔塞的另一個(gè)孔通過氣管連接有排氣閥門(6)。本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本很低，本實(shí)用新型方法利用氣體壓縮前后的壓強(qiáng)和體積變化，就可以很方便的測量氣體的比熱容比，測量方法原理簡單，需要測量的物理量少，且測量結(jié)果較準(zhǔn)確。
【專利說明】
用于測定氣體比熱容比的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于氣體特性測量的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于測定氣體比熱容比 的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣體的比熱容比是指氣體的定壓比熱容與定容比熱容的比值，在熱力學(xué)理論和工 程技術(shù)應(yīng)用中它是一個(gè)很重要的基本物理量。測量氣體的熱容比實(shí)驗(yàn)也是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的 基本實(shí)驗(yàn)之一，常用的測量方法一般有兩種:絕熱膨脹法和小球振動(dòng)法。在這些方法中，通 常都要采用壓力傳感器或溫度傳感器測量氣體的壓強(qiáng)變化或溫度變化，甚至還需要用到光 電傳感器等先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，設(shè)備和測量原理都相對(duì)復(fù)雜。
[0003] 現(xiàn)有的測量比熱容比實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。此外，測量原理相對(duì)復(fù)雜，涉 及的技術(shù)手段多，需要測量的物理量多，操作和學(xué)習(xí)者理解困難。
[0004] 上述論述內(nèi)容目的在于向讀者介紹可能與下面將被描述和/或主張的本實(shí)用新型 的各個(gè)方面相關(guān)的技術(shù)的各個(gè)方面，相信該論述內(nèi)容有助于為讀者提供背景信息，以有利 于更好地理解本實(shí)用新型的各個(gè)方面，因此，應(yīng)了解是以這個(gè)角度來閱讀這些論述，而不是 承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種用于測定氣體比熱容 比的裝置，其裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本很低，測量方法原理簡單，易于操作。
[0006] 本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] 提供一種用于測定氣體比熱容比的裝置，包括重物盤、活塞套筒、活塞、氣瓶，所述 活塞套筒豎向設(shè)置且筒壁上標(biāo)有容積刻度線，所述活塞設(shè)置在活塞套筒中，活塞上固定有 活塞手柄，所述重物盤用于放置砝碼，重物盤固定設(shè)置在活塞手柄的上端，所述氣瓶的瓶口 設(shè)置有雙孔塞，雙孔塞的其中一個(gè)孔通過導(dǎo)氣管與活塞套筒的下腔連通，雙孔塞的另一個(gè) 孔通過氣管連接有排氣閥門。
[0008] 其中，還包括底座，底座上設(shè)置有豎向的支撐桿，支撐桿上部設(shè)置有固定夾，固定 夾夾持所述活塞套筒，所述氣瓶放置在所述底座上。
[0009] 其中，所述氣瓶與所述底座之間設(shè)置有軟木墊。
[0010]其中，所述氣瓶接有氣壓表。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本很低，本實(shí)用新型方法利 用氣體壓縮前后的壓強(qiáng)和體積變化，就可以很方便的測量氣體的比熱容比，測量方法原理 簡單，需要測量的物理量少，且測量結(jié)果較準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0012] 利用附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的 任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附 圖獲得其它的附圖。
[0013] 圖1是用于測定氣體比熱容比的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具 體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的 實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0015] 如圖1所示，本實(shí)用新型所述的用于測定氣體比熱容比的裝置包括重物盤2、活塞 套筒3、活塞5、氣瓶9，底座12，所述活塞套筒3豎向設(shè)置且筒壁上標(biāo)有容積刻度線，所述活塞 5設(shè)置在活塞套筒3中，活塞5上固定有活塞手柄，底座12上設(shè)置有豎向的支撐桿10,支撐桿 10上部設(shè)置有固定夾4，固定夾4夾持所述活塞套筒3，所述氣瓶9放置在所述底座12上，所述 氣瓶9與所述底座12之間設(shè)置有軟木墊11。所述重物盤2固定設(shè)置在活塞手柄的上端，重物 盤2用于放置砝碼1，所述氣瓶9的瓶口設(shè)置有雙孔塞8,雙孔塞8的其中一個(gè)孔通過導(dǎo)氣管7 與活塞套筒3的下腔連通，雙孔塞8的另一個(gè)孔通過氣管連接有排氣閥門6。所述氣瓶9接有 氣壓表。通過適當(dāng)設(shè)計(jì)可使活塞5與重物盤2的重力和與活塞5和活塞套筒3之間的滑動(dòng)摩擦 力基本相等。
[0016] 本實(shí)用新型裝置用于測定氣體比熱容比時(shí)，活塞套筒3通過導(dǎo)氣管7和雙孔塞8與 氣瓶9連通，與排氣閥門6-起形成封閉空間充滿某種氣體后，用很小的力略微下壓重物盤2 后使之自然停住，此時(shí)氣瓶9內(nèi)的氣壓略大于外界;打開排氣閥門6，氣瓶9內(nèi)的氣體會(huì)有少 量通過排氣閥門6釋放出來，氣瓶9內(nèi)的氣壓與大氣壓相等，但活塞5并不會(huì)下滑（因活塞5與 活塞套筒3之間的靜摩擦力略大于活塞5和重物盤2之間的重力）。關(guān)上排氣閥門6,此時(shí)，裝 置內(nèi)氣體的體積和壓強(qiáng)分別為Vo和Po。
[0017] 在重物盤2中放置砝碼1，系統(tǒng)內(nèi)的氣體被壓縮，活塞5下降，并很快達(dá)到新的平衡。 活塞5移動(dòng)使裝置內(nèi)氣體體積減小，減小量△ V可從活塞套筒3上的刻度直接讀出。活塞5在 砝碼1的壓力、重力、摩擦力、內(nèi)外氣體的壓力作用下平衡，由此可算出裝置內(nèi)氣體的壓強(qiáng) 為：
[0018] Pi = P〇+mg/s (1)
[0019] (1)式中P0為大氣壓強(qiáng)，m為砝碼1的質(zhì)量，S為活塞5的橫截面積。由于壓縮到平衡 的時(shí)間較短，改過程可視為絕熱過程，滿足：
[0020] P〇VoY=PiViY = (Po+mg/s) · (V〇-AV)Y (2)
[0021] (2)式中的γ為氣體的比熱容比。
[0022] 由（2)式可得：
[0023]
[0024] 改變砝碼1的質(zhì)量m，可以得到不同的AV，可以計(jì)算出氣體的比熱容比γ及誤差。
[0025] 本實(shí)用新型測定氣體比熱容比的具體實(shí)施例如下：
[0026] 采用50ml的注射器作為活塞和活塞套筒，活塞套筒的內(nèi)徑為3.50cm，套筒上有容 積刻度，最小分度為2ml。重物盤為設(shè)置在活塞手柄上方的圓形膠板，適當(dāng)?shù)母淖儓A形膠板 的厚度，使活塞套筒在豎直放置時(shí)，活塞剛好可與套筒相對(duì)靜止，在很小的沖擊壓力（小于 0.03牛頓）作用下，活塞就可勻速下滑。此時(shí)，活塞和重物盤的重力略小于活塞和活塞套筒 之間的最大靜摩擦力，與活塞和活塞套筒之間的滑動(dòng)摩擦力幾乎相等。
[0027] 裝置安裝好后，當(dāng)活塞停在50ml刻度線上時(shí)，活塞套筒下腔、氣瓶和排氣閥門形成 的封閉空間為350ml。在此密閉空間中充入待測氣體(二氧化碳或氦氣），充至活塞停在50ml 亥丨J度線的上方(一般在50ml和60ml刻度線之間）。打開排氣閥門，輕推活塞，使之下降到50ml 刻度線上，而后關(guān)閉排氣閥門。此時(shí)，封閉空間內(nèi)氣體的體積為350ml，氣體的壓強(qiáng)與大氣壓 強(qiáng)相等。
[0028] 在重物盤上方置砝碼，活塞在砝碼的壓力作用下向下運(yùn)動(dòng)，氣體被壓縮，氣體體積 的減小可從套筒的刻度直接讀出。實(shí)測的數(shù)據(jù)表見表一。
[0029] 表一使用該裝置實(shí)測的兩種氣體的熱容比數(shù)據(jù)表
[0030]
[0031] 從表格可得到：在室溫條件下，⑶2氣體的比熱容比為γ CQ2 = 1.285 ±0.008;He氣 體的比熱容比為γΗβ=1·616±0·008〇
[0032]上面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是，本實(shí)用新 型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保 護(hù)范圍的限制。
[0033]總之，本實(shí)用新型雖然列舉了上述優(yōu)選實(shí)施方式，但是應(yīng)該說明，雖然本領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以進(jìn)行各種變化和改型，除非這樣的變化和改型偏離了本實(shí)用新型的范圍，否則 都應(yīng)該包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于測定氣體比熱容比的裝置，其特征在于:包括重物盤（2)、活塞套筒（3)、活 塞(5)、氣瓶(9)，所述活塞套筒(3)豎向設(shè)置且筒壁上標(biāo)有容積刻度線，所述活塞(5)設(shè)置在 活塞套筒（3)中，活塞(5)上固定有活塞手柄，所述重物盤(2)用于放置砝碼（1)，重物盤(2) 固定設(shè)置在活塞手柄的上端，所述氣瓶(9)的瓶口設(shè)置有雙孔塞(8)，雙孔塞(8)的其中一個(gè) 孔通過導(dǎo)氣管(7)與活塞套筒(3)的下腔連通，雙孔塞(8)的另一個(gè)孔通過氣管連接有排氣 閥門（6)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測定氣體比熱容比的裝置，其特征在于：還包括底座 (12)，底座（12)上設(shè)置有豎向的支撐桿（10)，支撐桿（10)上部設(shè)置有固定夾(4)，固定夾(4) 夾持所述活塞套筒(3 )，所述氣瓶(9)放置在所述底座(12)上。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測定氣體比熱容比的裝置，其特征在于:所述氣瓶(9)與 所述底座(12)之間設(shè)置有軟木墊(11)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于測定氣體比熱容比的裝置，其特征在于:所述氣瓶 (9)接有氣壓表。
【文檔編號(hào)】G01N25/20GK205607901SQ201620325207
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】熊正燁, 李永強(qiáng), 師文慶, 邱彩虹
【申請人】廣東海洋大學(xué)