空气绝热指数测定装置实验指导书

一、实验目的
1、测定空气的绝热指数及空气的比定压热容及比定容热容。
2、熟悉以绝热膨胀、定容加热基本热力过程为工作原理的测定绝热指数实验方法。
二、实验装置及测试原理
空气绝热指数也叫作气体的比热容比，在热力学过程中是一个重要的参量，很多空气中的绝热过程都与比热容比有关，本装置就是用于测定比热容比的。
实验时利用气囊往有机玻璃容器内充气，通过U型压力计测出容器内的压力P₁；压力稳定后，突然打开阀门2并迅速关闭，在此过程中，空气绝热膨胀，在U型压力计上显示出膨胀后容器内的空气压力P₂；然后，持续一小时左右，使容器中的空气与实验环境的空气进行热交换，最后达到热平衡，即容器中的空气温度与环境温度相等，此时，U型压力计显示出温度相等后，容器中空气压力P₃。
根据过程方程：　　　（1）　　
又根据状态方程：
                  （2）
                  （3）
                  （4）
其中：，
解上述方程组可得：

所以绝热指数K为：
　　　　　　
又由
可得：　与
式中：V—比容；
    R—空气常数；
  T—热力学温度。
三、实验方法及步骤
1、测试前的准备
（1）将阀门2的锥形塞拔出，抹上一些真空油，以改善阀门的密封性能，抹油后安装就位，并把螺帽拧紧。
（2）在阀门2开启的情况下（即容器与大气相通），用医用注射器将蒸馏水注入U型压力计至一定高度。水柱内不能含有气泡，如有气泡，要设法排除。
（3）调整装置的水平位置，使U型压力计两水管中的水柱高在一个水平线。
2、记录U型压力计初始读数h。（即容器与大气相通时，压力计中水柱高度）。
3、关闭阀门口2，把螺帽拧紧。
4、用气囊往有机玻璃容器内缓慢充气，至一定值时，待压力稳定后，记录此时的水柱高度差△h₁。
5、突然打开阀门2，并迅速关闭。空气绝热膨胀后，在U型管内显示出膨胀后容器内的气压，记录此时的水柱高度差△h₂。
6、持续1～2小时，待容器内空气的温度与测试现场的大气温度一致时，记录此时的水柱高度差△h₃。
7、一般要求重复三次试验，取其结果的平均值作为实验最终结果。
 
四、实验数据处理

测试项目 测试次数	h0 mm	△h1 mm	△h2 mm	△h3 mm	备   注
1
2
3

大气压力=        　 mmH₂O
大气温度=     　　 　 ℃
        　 mmH₂O
　         mmH₂O
        　 mmH₂O
空气绝热指数：

空气定容比热：

空气定压比热：

五、测试结果分析
1、分析影响测试结果的因素。
2、讨论测试方法存在的问题。
六、注意事项
1、气囊有时有漏气现象，充气后可以将阀3关闭。
2、在试验过程中，测试现场的温度要求基本恒定，不然，很难测出可靠的数据。