[發(fā)明專利]一種理想氣體多方過程實(shí)驗(yàn)儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811288289.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN109272833A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚久民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 唐山師范學(xué)院
• 主分類號(hào): G09B23/16
• 分類號(hào): G09B23/16
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 姜海榮

1.一種理想氣體多方過程實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，包括注射器(1)、空氣容器(2)、氣體壓力傳感器(3)、放大器(9)、數(shù)字示波器(4)和計(jì)算機(jī)(8)；所述注射器(1)安裝于所述空氣容器(2)的頂部且與所述空氣容器(2)連通，所述空氣容器(2)的一側(cè)設(shè)有用于使空氣容器(2)內(nèi)外氣體壓強(qiáng)一致的第一閥門(5)，所述空氣容器(2)的底部設(shè)有一氣體壓力傳感器(3)，所述氣體壓力傳感器(3)的輸出端與所述放大器(9)的輸入端電連接，所述放大器(9)的輸出端與所述數(shù)字示波器(4)電連接，所述數(shù)字示波器(4)與所述計(jì)算機(jī)(8)電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種理想氣體多方過程實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述空氣容器(2)的一側(cè)設(shè)有指針式標(biāo)準(zhǔn)壓力表(7)，所述指針式標(biāo)準(zhǔn)壓力表(7)通過第二閥門(6)與所述空氣容器(2)的一側(cè)連接。

3.一種應(yīng)用權(quán)利要求1或2所述一種理想氣體多方過程實(shí)驗(yàn)儀測(cè)量空氣容器的容積和氣體普適常數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：打開第一閥門，使空氣容器內(nèi)空氣與外界大氣相通，將注射器的活塞拉至50mL處，調(diào)節(jié)數(shù)字示波器上的調(diào)零旋鈕，使數(shù)字示波器的示為零；

步驟2：關(guān)閉第一閥門，將活塞勻速緩慢推至40mL刻度線處，靜置，直至空氣容器內(nèi)氣體與外界大氣處于熱平衡時(shí)，記錄數(shù)字示波器上的電壓值；

步驟3：按照步驟1和步驟2的操作順序，分別測(cè)量出注射器的活塞處于30mL、20mL和10mL刻度線處時(shí)，數(shù)字示波器上的電壓值；

步驟4：記錄活塞處于不同位置時(shí)的氣體體積變化量V_i，其中V₁＝40mL、V₂＝30mL、V₃＝20mL、V₄＝10mL和V₅＝0mL；

步驟5：依次測(cè)量V₀+V_i及相應(yīng)壓強(qiáng)值P_i，共5組數(shù)據(jù)，即V₀+V₁，P₁；V₀+V₂,P₂；V₀+V₃,P₃；V₀+V₄,P₄；V₀+V₅,P₅；

步驟6：作直線圖,求出斜率C和截距V₀；

步驟7：利用測(cè)得的常數(shù)C和空氣容器的容積V₀求氣體普適常數(shù)R,計(jì)算公式為：

其中，R為氣體普適常數(shù)，C為常數(shù)，M為空氣的等效摩爾質(zhì)量；T為氣體的溫度；V₀為空氣容器的容積，V_i為修正后的氣體體積變化量，ρ為空氣密度。

4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1或2所述一種理想氣體多方過程實(shí)驗(yàn)儀測(cè)量理想氣體比熱容比的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將注射器的活塞拉至刻度線V_i處，然后關(guān)閉第一閥門；

步驟2：先保持?jǐn)?shù)字示波器的狀態(tài)為掃描狀態(tài)，此時(shí)數(shù)字示波器顯示的電壓值為0mV；

步驟3：迅速推動(dòng)注射器的活塞至底部，并待到數(shù)字示波器上顯示出電壓的最大值后切換數(shù)字示波器的狀態(tài)為停止掃描狀態(tài)；

步驟4：在計(jì)算機(jī)上點(diǎn)擊連接按鈕，連接數(shù)字示波器，此時(shí)數(shù)字示波器上顯示的圖像呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上，保存圖像及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

步驟5：記錄數(shù)字示波器上的最大電壓值，將最大電壓值轉(zhuǎn)化為氣體壓強(qiáng)值后，計(jì)算理想氣體比熱容比γ。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種應(yīng)用所述一種理想氣體多方過程實(shí)驗(yàn)儀的測(cè)量理想氣體比熱容比的方法，其特征在于，將最大電壓值轉(zhuǎn)化為氣體壓強(qiáng)值的轉(zhuǎn)化公式為：

其中，P_i為氣體壓強(qiáng)值，△U_max為電壓變化量，△U_max＝U_max-U₀。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種應(yīng)用所述一種理想氣體多方過程實(shí)驗(yàn)儀的測(cè)量理想氣體比熱容比的方法，其特征在于，理想氣體比熱容比γ的計(jì)算公式為：

其中，P₁為壓縮前的氣體壓強(qiáng)，即為外界大氣壓，P₂為壓縮后的氣體壓強(qiáng)，V₁為壓縮前氣體的體積，V₂為壓縮后氣體的體積。