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[發明專利]兩端密封圓筒內活塞振動測空氣比熱容比的方法有效

專利信息
申請號: 201410517115.8 申請日: 2014-09-30
公開(公告)號: CN104266931A 公開(公告)日: 2015-01-07
發明(設計)人: 饒大慶;朱俊;雍志華;羅明蓉;李娟;鄒旭敏;王維果;穆萬軍;胡再國;程艷;梁雅庭;劉石丹;田野中;于白茹;李偉;李紫原;梁小沖 申請(專利權)人: 四川大學
主分類號: G01N7/00 分類號: G01N7/00
代理公司: 暫無信息 代理人: 暫無信息
地址: 610065 四川*** 國省代碼: 四川;51
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摘要:
搜索關鍵詞: 兩端 密封 圓筒 活塞 振動 空氣 熱容 方法
【說明書】:

技術領域

發明涉及物理常數的測量,特別是提供一種采用振動法測量空氣比熱容比的方法。

背景技術

振動法測量空氣比熱容比是一種常用的比熱容比測量方法,在物理實驗室采用的測量方法,實驗原理詳見“振動法測氣體比熱容比實驗方法的改進,臺州學院學報,2010年12月第32卷第6期,第39-42頁”的“2實驗”,以及“振動法空氣比熱容比測定實驗原理分析,實驗室科學,2013年6月第16卷第3期,第35-37”的“1.1原實驗原理”。

現有技術采用的原理,詳見圖1,氣體注入口連續穩定地注入氣體,氣體的壓強增加推動與氣體容器連接的豎直玻璃管中的鋼球A向上移動,鋼球A與玻璃管B的管壁之間一般有0.01-0.02mm的縫隙,當鋼球A上升到小孔的上端,部分氣體從小孔流出,鋼球A所受氣體的壓強減小,小球受到的氣體的推力減小,小球的動能逐漸減弱,在到達高點后,受重力作用,鋼球A下落,重力勢能轉化為動能,在鋼球A下落到小孔下面,小球下端的氣體壓強大于小球上端的氣體壓強,受到的氣體的推力作用,動能逐漸減弱,當動能為零后,鋼球A在球體上下端所受到的氣體壓強差產生的推力作用,鋼球A再次向上運動,往復進行,實現振動。

現有技術存在的問題,在前面的兩篇文獻也有提及:

(1)小孔不是振動的空間對稱中心,也不是振動的時間對稱中心,不具備簡諧振動的數學形式;鋼球A一般在小孔上方運動的路程短于小孔下方運動的路程,鋼球A一般在小孔上方運動的時間小于小孔下方運動的時間,鋼球A的運動實際上受到鋼球A與管壁的縫隙大小、充氣速度以及小孔的大小控制;

(2)小孔上方和下方受力的非對等性,不具備簡諧振動的力學條件:鋼球A在小孔上端和下端所受的推力是不同的,在小孔的下端所受的氣體的推力大、上端(氣體從小孔泄漏)所受的推力小,小球運動所處的氣流環境是突變的,兩篇文獻均對其原理持懷疑態度;如果,沒有小孔的存在,鋼球受到壓強差產生的推力作用,小球將一直上升、不會發生振動,雖然,在文獻“振動法測氣體比熱容比實驗方法的改進”,提出在小孔下方尋找到鋼球的平衡位置,然后產生一個振幅1cm左右的振動,由于缺少外力的作用,僅僅通過氣流的調節,很難實現,原因在于氣流小則鋼球下降,氣流大則鋼球上升,氣流合適則鋼球穩定,那么鋼球穩定后,必須加大氣流才能促使其上升,上升一定距離后,必須繼續回到合適的氣流,使壓強差產生的推力與重力相等,這個步驟難以實現;

(3)鋼球A在運動過程中會出現轉動和與管壁發生碰撞:文獻“振動法測氣體比熱容比實驗方法的改進”也發現了轉動(文獻中稱為自旋)和碰撞現象,鋼球A在振動過程中我們發現其反射光出現變化,然后,我們用紅色記號筆在鋼球A的表面畫一個十字,發現鋼球A的十字在振動過程中出現轉動,而且不同儀器、不同的時間其轉動方向也在發生變化,這個結果呈現給我們的是管壁或者/和鋼球A的表面不是均勻的,導致鋼球A不對稱受力出現轉動,我們也發現,其轉動的頻率在不同儀器和不同時間也表現出差異,換句話說,鋼球A不處于層流環境,而是有一定的湍流,其轉動動能將影響測量的精度,而且,由于轉動的不確定性,也無法定量予以修正。

發明內容

為克服現有技術存在的問題,本發明設計一種兩端密封圓筒內活塞振動測空氣比熱容比的方法。

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