[发明专利]一种理想气体多方过程实验仪

权利要求书

1.一种理想气体多方过程实验仪，其特征在于，包括注射器(1)、空气容器(2)、气体压力传感器(3)、放大器(9)、数字示波器(4)和计算机(8)；所述注射器(1)安装于所述空气容器(2)的顶部且与所述空气容器(2)连通，所述空气容器(2)的一侧设有用于使空气容器(2)内外气体压强一致的第一阀门(5)，所述空气容器(2)的底部设有一气体压力传感器(3)，所述气体压力传感器(3)的输出端与所述放大器(9)的输入端电连接，所述放大器(9)的输出端与所述数字示波器(4)电连接，所述数字示波器(4)与所述计算机(8)电连接。

2.根据权利要求1所述一种理想气体多方过程实验仪，其特征在于，所述空气容器(2)的一侧设有指针式标准压力表(7)，所述指针式标准压力表(7)通过第二阀门(6)与所述空气容器(2)的一侧连接。

3.一种应用权利要求1或2所述一种理想气体多方过程实验仪测量空气容器的容积和气体普适常数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：打开第一阀门，使空气容器内空气与外界大气相通，将注射器的活塞拉至50mL处，调节数字示波器上的调零旋钮，使数字示波器的示为零；

步骤2：关闭第一阀门，将活塞匀速缓慢推至40mL刻度线处，静置，直至空气容器内气体与外界大气处于热平衡时，记录数字示波器上的电压值；

步骤3：按照步骤1和步骤2的操作顺序，分别测量出注射器的活塞处于30mL、20mL和10mL刻度线处时，数字示波器上的电压值；

步骤4：记录活塞处于不同位置时的气体体积变化量V_i，其中V₁＝40mL、V₂＝30mL、V₃＝20mL、V₄＝10mL和V₅＝0mL；

步骤5：依次测量V₀+V_i及相应压强值P_i，共5组数据，即V₀+V₁，P₁；V₀+V₂,P₂；V₀+V₃,P₃；V₀+V₄,P₄；V₀+V₅,P₅；

步骤6：作直线图,求出斜率C和截距V₀；

步骤7：利用测得的常数C和空气容器的容积V₀求气体普适常数R,计算公式为：

其中，R为气体普适常数，C为常数，M为空气的等效摩尔质量；T为气体的温度；V₀为空气容器的容积，V_i为修正后的气体体积变化量，ρ为空气密度。

4.一种应用权利要求1或2所述一种理想气体多方过程实验仪测量理想气体比热容比的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将注射器的活塞拉至刻度线V_i处，然后关闭第一阀门；

步骤2：先保持数字示波器的状态为扫描状态，此时数字示波器显示的电压值为0mV；

步骤3：迅速推动注射器的活塞至底部，并待到数字示波器上显示出电压的最大值后切换数字示波器的状态为停止扫描状态；

步骤4：在计算机上点击连接按钮，连接数字示波器，此时数字示波器上显示的图像呈现在计算机上，保存图像及实验数据；

步骤5：记录数字示波器上的最大电压值，将最大电压值转化为气体压强值后，计算理想气体比热容比γ。

5.根据权利要求4所述一种应用所述一种理想气体多方过程实验仪的测量理想气体比热容比的方法，其特征在于，将最大电压值转化为气体压强值的转化公式为：

其中，P_i为气体压强值，△U_max为电压变化量，△U_max＝U_max-U₀。

6.根据权利要求4所述一种应用所述一种理想气体多方过程实验仪的测量理想气体比热容比的方法，其特征在于，理想气体比热容比γ的计算公式为：

其中，P₁为压缩前的气体压强，即为外界大气压，P₂为压缩后的气体压强，V₁为压缩前气体的体积，V₂为压缩后气体的体积。