[發(fā)明專利]兩端密封圓筒內(nèi)活塞振動(dòng)測(cè)空氣比熱容比的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410517115.8
• 申請(qǐng)日: 2014-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN104266931A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒大慶;朱俊;雍志華;羅明蓉;李娟;鄒旭敏;王維果;穆萬(wàn)軍;胡再國(guó);程艷;梁雅庭;劉石丹;田野中;于白茹;李偉;李紫原;梁小沖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N7/00
• 分類號(hào): G01N7/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理常數(shù)的測(cè)量，特別是提供一種采用振動(dòng)法測(cè)量空氣比熱容比的方法。

背景技術(shù)

振動(dòng)法測(cè)量空氣比熱容比是一種常用的比熱容比測(cè)量方法，在物理實(shí)驗(yàn)室采用的測(cè)量方法，實(shí)驗(yàn)原理詳見“振動(dòng)法測(cè)氣體比熱容比實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)，臺(tái)州學(xué)院學(xué)報(bào)，2010年12月第32卷第6期，第39-42頁(yè)”的“2實(shí)驗(yàn)”，以及“振動(dòng)法空氣比熱容比測(cè)定實(shí)驗(yàn)原理分析，實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013年6月第16卷第3期，第35-37”的“1.1原實(shí)驗(yàn)原理”。

現(xiàn)有技術(shù)采用的原理，詳見圖1，氣體注入口連續(xù)穩(wěn)定地注入氣體，氣體的壓強(qiáng)增加推動(dòng)與氣體容器連接的豎直玻璃管中的鋼球A向上移動(dòng)，鋼球A與玻璃管B的管壁之間一般有0.01-0.02mm的縫隙，當(dāng)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(qiáng)減小，小球受到的氣體的推力減小，小球的動(dòng)能逐漸減弱，在到達(dá)高點(diǎn)后，受重力作用，鋼球A下落，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，在鋼球A下落到小孔下面，小球下端的氣體壓強(qiáng)大于小球上端的氣體壓強(qiáng)，受到的氣體的推力作用，動(dòng)能逐漸減弱，當(dāng)動(dòng)能為零后，鋼球A在球體上下端所受到的氣體壓強(qiáng)差產(chǎn)生的推力作用，鋼球A再次向上運(yùn)動(dòng)，往復(fù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)。

現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，在前面的兩篇文獻(xiàn)也有提及：

（1）小孔不是振動(dòng)的空間對(duì)稱中心，也不是振動(dòng)的時(shí)間對(duì)稱中心，不具備簡(jiǎn)諧振動(dòng)的數(shù)學(xué)形式；鋼球A一般在小孔上方運(yùn)動(dòng)的路程短于小孔下方運(yùn)動(dòng)的路程，鋼球A一般在小孔上方運(yùn)動(dòng)的時(shí)間小于小孔下方運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，鋼球A的運(yùn)動(dòng)實(shí)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(duì)等性，不具備簡(jiǎn)諧振動(dòng)的力學(xué)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(yùn)動(dòng)所處的氣流環(huán)境是突變的，兩篇文獻(xiàn)均對(duì)其原理持懷疑態(tài)度；如果，沒有小孔的存在，鋼球受到壓強(qiáng)差產(chǎn)生的推力作用，小球?qū)⒁恢鄙仙⒉粫?huì)發(fā)生振動(dòng)，雖然，在文獻(xiàn)“振動(dòng)法測(cè)氣體比熱容比實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)”，提出在小孔下方尋找到鋼球的平衡位置，然后產(chǎn)生一個(gè)振幅1cm左右的振動(dòng)，由于缺少外力的作用，僅僅通過(guò)氣流的調(diào)節(jié)，很難實(shí)現(xiàn)，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(wěn)定，那么鋼球穩(wěn)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(xù)回到合適的氣流，使壓強(qiáng)差產(chǎn)生的推力與重力相等，這個(gè)步驟難以實(shí)現(xiàn)；

（3）鋼球A在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和與管壁發(fā)生碰撞：文獻(xiàn)“振動(dòng)法測(cè)氣體比熱容比實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)”也發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)動(dòng)（文獻(xiàn)中稱為自旋）和碰撞現(xiàn)象，鋼球A在振動(dòng)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)其反射光出現(xiàn)變化，然后，我們用紅色記號(hào)筆在鋼球A的表面畫一個(gè)十字，發(fā)現(xiàn)鋼球A的十字在振動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且不同儀器、不同的時(shí)間其轉(zhuǎn)動(dòng)方向也在發(fā)生變化，這個(gè)結(jié)果呈現(xiàn)給我們的是管壁或者/和鋼球A的表面不是均勻的，導(dǎo)致鋼球A不對(duì)稱受力出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，我們也發(fā)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率在不同儀器和不同時(shí)間也表現(xiàn)出差異，換句話說(shuō)，鋼球A不處于層流環(huán)境，而是有一定的湍流，其轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能將影響測(cè)量的精度，而且，由于轉(zhuǎn)動(dòng)的不確定性，也無(wú)法定量予以修正。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種兩端密封圓筒內(nèi)活塞振動(dòng)測(cè)空氣比熱容比的方法。