專利名稱：空氣比熱容比絕熱壓縮測量法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理實(shí)驗(yàn)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(xué)物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是要求學(xué)生在3-4學(xué)時(shí)完成多個(gè)數(shù)據(jù)的測量，上課時(shí)老師一般要講解，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器熟悉要花一定的時(shí)間，留給做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間大致就2-3學(xué)吋，在這樣短的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)，則空氣容器的絕熱條件就不能太嚴(yán)格，嚴(yán)格后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(shí)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。在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(qiáng)，或者膨脹前與膨脹后回到相同溫度的壓強(qiáng)。玻璃容器的熱交換太快，一般打氣速度跟不上，無法采用絕人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(dǎo)致測量值偏小，而通常的放氣時(shí)間都在1秒左右，通常測量值都偏小 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，通過測量絕熱壓縮后緩慢散熱到打氣時(shí)溫度的壓強(qiáng)值。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)室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為P1、室溫為T1，則絕熱壓縮第一個(gè)狀態(tài)是(P1. V1, T1)；絕熱壓縮到第二個(gè)狀態(tài)是(P2、V2, T2)，其中絕熱壓縮后的壓強(qiáng)是P2，V2是氣體容器的體積，T2是絕熱壓縮后氣體的溫度；緩慢散熱到第三個(gè)狀態(tài)是(Ρ3、ν2、 \)，其中P3是氣體溫度降低到室溫T1 的壓強(qiáng)，空氣絕熱方程是
PlVi = m
其中y是空氣比熱容比，由于第一狀態(tài)和第三狀態(tài)的溫度相同，則空氣的狀態(tài)方程是
狀態(tài)方程的Y次方與絕熱方程相除，由于壓強(qiáng)相對大氣壓而言變化比較小，得到壓強(qiáng)變化與空氣比熱容比的關(guān)系是
γ = h(P1 /P2)/ln( P1 / P3) = (P2 - P1) HP3 - P1)
只需要測量三個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)差，就可以測量空氣比熱容比。
實(shí)驗(yàn)實(shí)例使用高密度聚氨酯塑料管，管徑4mm，管壁厚度1mm，長度5m，絕熱壓縮打氣完成時(shí)的壓強(qiáng)是35n!Pa(其中hPa=100Pa)，6天后的室溫相同時(shí)的壓強(qiáng)值是 246hpa，成都的大氣壓值為960hPa，空氣比熱容比* =In (960/(960+357) )/In (960/ (960+246))=1. 386，與理論值1. 402比較接近。
其實(shí)，在2天后相同的室溫就可以測量管內(nèi)氣體壓強(qiáng)，然后通過管內(nèi)氣體壓強(qiáng)的變化計(jì)算空氣比熱容比；但實(shí)驗(yàn)中要判斷是否有漏氣現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)中要注意各個(gè)接頭位置的密封，避免漏氣，漏氣的判斷是通過幾天的觀察，如果氣體壓強(qiáng)是在波動則沒有漏氣，如果壓強(qiáng)值一直在減小則有漏氣。本發(fā)明的有益效果是由于高密度聚氨酯的拉伸模量可以達(dá)到IGI^a數(shù)量級，絕熱壓縮的氣壓差一般在10_20KPa，壓縮氣體對高密度聚氨酯塑料管的形變影響可以忽略；高密度聚氨酯的導(dǎo)熱性能極差，因此可以達(dá)到較好的絕熱效果；測量時(shí)間2天相對于大多數(shù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)也是不長的，對于能夠準(zhǔn)確獲取比熱容比的值也是值得的，真正實(shí)現(xiàn)了絕熱條件。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明空氣比熱容比絕熱壓縮測量法，其特征是采用高密度聚氨酯塑料管，管內(nèi)徑4mm、管壁厚度1mm、長度5m ；測量絕熱壓縮后氣體的壓強(qiáng)和室溫，在2天后相同室溫時(shí)測量此時(shí)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)，根據(jù)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)值和大氣壓值計(jì)算空氣比熱容比；實(shí)驗(yàn)中要注意各個(gè)接頭位置的密封，避免漏氣，漏氣的判斷是通過幾天的觀察，如果氣體壓強(qiáng)是在波動則沒有漏氣，如果壓強(qiáng)值一直在減小則有漏氣。
全文摘要
本發(fā)明空氣比熱容比絕熱壓縮測量法涉及物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是空氣比熱容比的測量?？諝獗葻崛荼葘?shí)驗(yàn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，因空氣容器的絕熱條件不嚴(yán)格，大多數(shù)采用的是玻璃容器，測量值一般偏小。使用高密度聚氨酯塑料管，管徑4mm，管壁厚度1mm，長度5m，絕熱壓縮打氣完成測量管內(nèi)氣體壓強(qiáng)和環(huán)境溫度，在2天后相同的室溫就可以測量管內(nèi)氣體壓強(qiáng)，然后通過管內(nèi)氣體壓強(qiáng)相對大氣壓的變化計(jì)算空氣比熱容比；漏氣的判斷是通過幾天的觀察，如果氣體壓強(qiáng)是在波動則沒有漏氣，如果壓強(qiáng)值一直在減小則有漏氣。高密度聚氨酯1GPa數(shù)量級拉伸模量以及極差的導(dǎo)熱性能，是較好的空氣容器材料。
文檔編號G01N25/20GK102568281SQ20111045033
公開日2012年7月11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(xué)