專利名稱：空氣比熱容比的快速測量方法
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物理實驗的一個經(jīng)典實驗，大學物理實驗的特點是要求學生在3-4學時完成多個數(shù)據(jù)的測量，上課時老師一般要講解，學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格，嚴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差，或者膨脹前與膨脹后回到相同溫度的壓強差。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，否則就會導致測量值偏小，而通常的放氣時間都在1秒左右，導致測量值偏小 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(Pi、Vp T1),、第二個狀態(tài)是(P2、\、T2),空氣絕熱方程是
m = m
其中y是空氣比熱容比，空氣的狀態(tài)方程是
P1V1IT1 = P2V2ST2
狀態(tài)方程的π欠方與絕熱方程相除，得到壓強與溫度的絕熱關(guān)系
(T2/P1)--1 =(T2/T1^
只需要測量兩個狀態(tài)的溫度和壓強，則可以測量空氣比熱容比；環(huán)境溫度一般在 280-310Κ,則壓強變化10%-20%，溫度變化8-16Κ，這個溫度變化量是可以較精確測量的。壓強的測量技術(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?？諝馊萜鞅容^適合的材料是導熱性能極差、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。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明空氣比熱容比的快速測量方法，其特征是使用導熱性能極差、拉伸模量極大的高密度聚氨酯塑料容器，先測量室內(nèi)的大氣壓強值和溫度；向容器內(nèi)打氣，測量打氣后的容器內(nèi)的氣體壓強和溫度值，然后計算空氣比熱容比。
全文摘要
本發(fā)明空氣比熱容比的快速測量方法涉及物理實驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是空氣比熱容比的測量?？諝獗葻崛荼仁谴髮W物理實驗的一個經(jīng)典實驗，絕熱性能差導致測量值偏小。技術(shù)方案假設(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，得到壓強與溫度的絕熱關(guān)系，只需要測量兩個兩個狀態(tài)的溫度和壓強，就可以計算空氣比熱容比；壓強變化10%-20%，則溫度將變化8-16K。本發(fā)明可以在絕熱條件好的情況下快速測量空氣比熱容比。
文檔編號G01N25/20GK102542880SQ20111045031
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者李娟 , 胡再國, 饒大慶 申請人:四川大學