[实用新型]测定气体比热容比装置

说明书

本实用新型涉及一种测定气体比热容比装置。

气体比热容比就是气体的定压比热容和气体的定容比热容之比， 其中定压比热容即单位体积的气体在等压过程中吸取的热量与温度的变化之比，而定容比热容即单位气体在等容过程中吸取的热量与温度的变化之比，在绝热方程中就用到了比热容比。

现有的测定气体比热容比装置一般包括顺次连接的微型气泵、缓冲瓶、烧瓶、光电门以及周期测定仪，其中烧瓶上方插一根精密玻璃管，精密玻璃管中放一钢珠，该种装置使用时存在以下缺点：

其一，玻璃瓶部分易碎，不易保管。

其二，小钢珠与玻璃管制作工艺复杂，成本高。

其三，测量结果存在较大误差。产生的原因是：其一，气泵打气，会有波动，小球运动并不是完全均匀；其二，小球与玻璃关闭键人有间隙，会漏气，并不是标准的简谐运动。

本实用新型要解决的技术问题是：现有的测量装置不易保管、造价高、结构复杂、测量精度低。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：测定气体比热容比装置，包括信号发生器、交流电压表、电阻箱、扬声器及筒状容器；所述信号发生器的输出端串联电阻箱后再与扬声器的音圈串联；所述交流电压表连接前述音圈，并用以测量音圈的端电压；所述筒状容器一端设置有可前后推拉的活塞，另一端与扬声器的纸盆连接，两端之间为放置待测气体的容积可调的密闭空间;筒状容器的侧壁上还设有换气孔。

为保证密闭空间的密闭性,所述活塞包括活塞头和拉杆,活塞头为圆盘状,其外圆周上套有橡胶套,橡胶套紧贴筒状容器内壁。

    本实用新型发明的优点是：装置的结构简单，便于操作，而且可以改变容器的体积，测量在不同体积下的定压比热容，且测量结果误差小。同时也是对扬声器的一种新型应用。

图1是现有的测定气体比热容比装置结构示意图。

图2是本实用新型测定气体比热容比装置结构示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，现有的测定气体比热容比装置一般包括顺次连接的微型气泵1、缓冲瓶2、烧瓶3、光电门4以及周期测定仪5，其中烧瓶3上方插一根精密玻璃管3‑1，精密玻璃管3‑1中放一钢珠3‑2；钢珠3‑2的直径比精密玻璃管3‑1的内径约小0.01mm ，它能在精密玻璃管3‑1中上下自由运动，烧瓶3‑2侧面开有一个小孔，并插入一根细嘴玻璃管3‑3 ，通过它可以把待测气体注入到烧瓶中。

为补偿气体阻尼引起的钢珠3‑2振幅的衰减，通过细嘴玻璃管3‑3一直注入一个小压力气流，在精密玻璃管3‑1的管壁上开有一通孔3‑4 ，钢珠3‑2可在通孔3‑4附近上下振动；当钢珠3‑2处于通孔3‑4下方半个振动周期时，注入的气体使烧瓶内压力增大，引起钢珠3‑2向上移动，而当钢珠3‑2处于通孔3‑4上方半个振动周期时，气体通过小孔流出，烧瓶3内压力减小，钢珠3‑2向下移动。只要控制注入气体流量的大小，钢珠3‑2就可以在通孔3‑4上下作简谐振动，振动周期可利用光电计时装置来测得。

设钢珠3‑2质量为m ，半径为r ，大气压为P0 ，当烧瓶3内气压P满足下面条件：

设钢珠3‑2质量为m ，半径为r ，大气压为P0 ，当烧瓶3内气压P满足下面条件：

P＝P0＋                                                　　　　　　　　　(8－1)

钢珠3‑2在精密玻璃管3‑1内处于平衡状态。如果钢珠3‑2偏离平衡位置的距离x比较小，烧瓶3内气压变化为dP，根据牛顿第二定律，钢珠3‑2的运动方程为：

m＝π r 2dP　　　　　　　　(8－2)

因为钢珠3‑2振动得很快，可近似看作绝热过程，对 绝热方程＝常数 求导数可得：

dP＝－π r 2x　　　(8－3)

将(8－3)式代入(8－2)式，得：

x＝0　　　　　　　(8－4)

这是标准的简谐振动方程，圆频率ω＝，振动周期T＝，所以：

γ＝　　　　　　　　　　　（8－5）

（8－5）式中各量均可以方便地测出，因而可以求出γ值。

由分子运动论可知，气体比热容比γ仅仅与气体分子的自由度i 有关，与气体的温度等其它因素无关，它们的关系为：

γ＝　　　　　　　　　　　　　　　(8－6)

对于单原子气体，例如He、Ne、Ar、……，只有3个平动自由度，γ＝；

对于双原子气体，例如H2、N2、O2、……，有3个平动自由度和2个转动自由度，γ＝；