[發(fā)明專利]空氣比熱容比的快速測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110450312.9
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102542880A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 饒大慶;胡再國;李娟
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: G09B23/16
• 分類號: G09B23/16;G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理實驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是空氣比熱容比的測量。

背景技術(shù)

空氣比熱容比是大學(xué)物理實驗的一個經(jīng)典實驗，大學(xué)物理實驗的特點是：要求學(xué)生在3-4學(xué)時完成多個數(shù)據(jù)的測量，上課時老師一般要講解，學(xué)生對實驗儀器熟悉要花一定的時間，留給做實驗的時間大致就2-3學(xué)時，在這樣短的時間完成實驗，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散熱或吸收回到室溫的時間就太長，所以現(xiàn)在的空氣比熱容比的測量大多數(shù)采用的是玻璃容器。

測量上采用的是測量相同溫度下，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，無法采用絕熱壓縮法來測量空氣比熱容比；通常采用絕熱膨脹法測量空氣比熱容比，絕熱膨脹要求的放氣速度要快到可以忽略，否則就會導(dǎo)致測量值偏小，而通常的放氣時間都在1秒左右，導(dǎo)致測量值偏小5%-10%。

發(fā)明內(nèi)容

為克服散熱和吸熱帶來的測量值偏小，本發(fā)明采用絕熱性能比較好的材料，通過測量溫度來測量空氣比熱容比。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：假設(shè)絕熱壓縮或絕熱膨脹的第一個狀態(tài)是（P₁、V₁、T₁），、第二個狀態(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

只需要測量兩個狀態(tài)的溫度和壓強(qiáng)，則可以測量空氣比熱容比；環(huán)境溫度一般在280-310K，則壓強(qiáng)變化10%-20%，溫度變化8-16K，這個溫度變化量是可以較精確測量的。

壓強(qiáng)的測量技術(shù)是比較成熟和快捷的；對于溫度的測量應(yīng)該采用熱電偶溫度計，避免使用水銀溫度計以及需要有電流流過的溫度傳感器：熱電偶測量的是電動勢，可以避免電路產(chǎn)生熱量；水銀溫度計需要空氣傳熱，會帶來較大溫差；有電流流過的溫度傳感器，電路將會對空氣加熱帶來實驗誤差。空氣容器比較適合的材料是導(dǎo)熱性能極差、拉伸模量極大的高密度聚氨酯塑料容器，通過測量打氣前室內(nèi)氣壓和溫度值(塑料容器與室內(nèi)大氣相通，則溫度相同)，以及測量打完氣后的容器內(nèi)的氣壓值和溫度，就可以計算空氣比熱容比。