衡，此时的气体处于状态I(p,V,T。)。 (3)迅速打开放气活塞2，使瓶内气体与大气相通，当瓶内气体压强降到P。时，立即关 闭放气活塞2，将有体积为△V的气体喷泻出贮气瓶。山于放气过程较快，瓶内保留的气体 来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热膨胀的过程。在此过程后瓶中保的气体山 状态I(p,V,T)转变为状态Ⅱ (p。,上，T)。,为贮气瓶体积， 为保留在瓶中这部分气体在状念 I(P,工)时的体积。 (④)山于瓶内气体温度工低 于室温。，所以瓶内气体将慢慢 ll(p:.V2.Tol 从外界吸热，直金达到室温T,为 止，此时瓶内气体压强也随之增大 为卫，则稳定后的气体状态为Ⅲ 图2气体状态变化及P-V网 (p,上，T)。从状念Ⅱ→状念训 的过程可以看作是一个等容吸热的过程。 山状态I→状态Ⅱ→状态Ⅲ的过程如图2所示。状态【→状念Ⅱ是绝热过程，山绝热 过程方程得 p,W=p图 状态I和状态Ⅲ的温度均为T,山气体状态方程得 p,V=D、V, 3) 合并式(2)和(3)，消去、5，得 y-ip-Inpp. (4 In p:-In p:In pp: 山式(4)可以看出，只要测得P。、P、P就可求出空气的比热容比y。 2.AD590集成温度传感器 AD590是一种渐型的电流输出型温度传感器，测温范围为-55C~150°C,当施机
+4V~+30V的微励电压时，这种传感器起恒流源的作用，其输出电流与传感器所处的热 力学温度T(单位为K)成正比，月转换系数为K。=1uAK或1HAW°C,如用摄氏度1，表示 温度，则输出电流为 I=Kt.+273.15uA (5) AD590输出的电流I可以在远距离处通过一个适当阻值的电阻R转化为一个电压U, 山1=U1R算出AD590输出的电流，从 而算出温度值。 AD590温度传感器测量电路图3 所示。图中R,为取样电阻，其两端电压 为I,R,而(R+R)与R,组成分压电 R=39% 路，R上所分得的电压正好为 273.2mV,此电压用来补偿0°C时流过 AD590的电流(273.2HA)在R上所形成 的压降，以使0°C时电压表的示值为零。 不难看出此电路的转换系数为 1mV/·C,这样数字电压表上显示的数 图3AD590测温(C)电路 值即代表以C为单位的温度值。例：若环境温度为30°C,调节R,使数字电压表的示 值为30.00mV。 本实验中采样电阻为5k2,温度单位为K,不必考虑对0°C时流过AD590的电流 (273.2HA)在采样电阻上所形成的压降进行补偿。测量电路如图4，转换系数为5mV/K或 5mV/°C,接0~2V量程四位半数字电压 表，可检测到最小0.02℃的温度变化。 口AD590 3.扩散硅压阻式差压传感器 本实验使用差压传感器来测量玻璃瓶 5KQ 内气体的压强。如图5所示，将差压传感器 C瑞与瓶内被测气体相连，D端与大气相 通。给差压传感器提供一恒定的输入电压， 当瓶内被测气体的压强发生变化时，传感器 图4AD590测温(K)电路 的输出电压值相应发生变化。传感器输出电 压和压强的变化成线性关系，如式(6)和式(7)所示
U,=U。+K(p,-P) (6 K,=- (7) p。 式中：p,—被测气体压强 24 P。一大气压强 1电源输入(+：2信号输出(4) U一一C、D两端压差为 3电源输入（片4信号输出(） 图5差压传感器外形网 (p,-P)时传感器的输出电压值： U。一C、D两端压差为零时传感器的输出电压值： U一C、D两端压差为P,时传感器的输出电压值： 山此可根据下式求出气体的压强 p.=p+U-U (8) K 本实验所用的硅压力传感器事先已经厂家标定，当被测气体压强为p,+10.00kPa时 数字电压表显示为200mV,测量灵敏度为20 mV/kPa,测量精度为5Pa。山于各只硅压力 传感器灵敏度不完全相同，故压力传感器与测试仪不能互换使用。 三、实验仪器 D-TX-NCD空气比热溶比测定仪，直流稳压电源，电阻箱，数字气压计等 四、实验内容及步骤 1.按图连接好仪器电路，AD590温度传感器的下负极请勿接错。开启电源，将电子仪 器预热10分钟，然后用调零电位器调节零点，把三位半数宁电压表示值调到0： 2.用数宁气压计测量大气压强P,用水银温度计测量环境温度，（室温）： 3.关闭放气活塞2，打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高 1000~2000Pa(即数字电压表显示值升高20~40mV)左右，关闭进气活塞1。待瓶中气体 温度降到与室温相同日压强稳定时，瓶内气体状态为I(,工)。记下(U,U,): 4.迅速打开放气活塞2，使瓶内气体与大气相通，山于瓶内气压高于大气压，瓶内部 分气体将突然喷出，发出“”的声音。当瓶内压强降全P时(“”声俐结束)，立刻关闭
放气活塞2，此时瓶内气体状念为(p,T)。 5.当瓶内气体温度从T升到室温T,月压强稳定后，此时瓶内气体状念为Ⅲ(：，)。 记下(U,Un) 每次测出一组压强值P,、户、P,利用公式(4)计算空气比热容比y,重复7次，计算 y的平均值。、P:的计算公式为 P:=Po+50U (Pa):P:=Po +50U (Pa) 五、数据记求及处理 测量数据填入下表1， 表1 lo= P= Pa 测量次数 测量值(mv) 计算值 状态 状态I p(Pa) Un Un U 1 2 6 7 六、思考题 1.本实验研究的热力学系统是指哪一部分气体？ 2.如果用抽气的方法测量Y是杏可行？式(4是杏适用？ 3.如果瓶子来封性不好，实验测量结果'的值与理论值相比偏大还是偏小？ 4.本实验中用到了哪些传感器来检测相应物理量？分别描述其工作原理。 七、注意事项 1.空气是混合气体，主要山N,O,及其它气体组成，大多数是双原子气体，空气的 值公认为1.40。 2.山于压差传感器有滞后现象，因此即使温度恢复到放气前的温度，也需要等待片刻
以便压差传感器正常反应出瓶内外压差之后，再记录压差传感器的读数 实验12液体比热容的测定 比热容是一个重要的物理量，物质比热容的测量是物理学的基本测量之一。比热容的测 定对于了解物质的结构、确定物质的相变，鉴定物质的纯度以及新能源的开发和新材料的研 制等方面，都起着玉要作用。因此，比热容的测量是物理实验教学的重要内容之一。 测定液体比热容的方法很多，常见测定液体比热容的方法有电流量热器法、冷却法、辐 射法等，本实验将采用冷却法测定水的比热容。 一、实验目的 1.学会用冷却法测定液体的比热容，并了解比较法的优点和条件： 2.最小二乘法求经验公式中直线的斜率： 3.用实验的方法考察热学系统的冷却速率同系统与环境间温度差的关系。 二、实验原理 山牛顿冷却定律知，一个表面温度为0的物体，在温度为日，的环境中自然冷却（日>日。）， 在单位时间甲物体散失的热量的/与温度差（日-日）有下列关系 4=k0-0） 当物体温度的变化是准静态过程时，上式可改写为： 曾0-a）0 试中为物体的冷却速。C为质的盐，为物体的热。与物体的 面性质、表面积、物体周围介质的性质和状态以及物体表面温度等许多因素有关，O和日，分 别为物体的温度和环境的温度，k为负数，日-A的数值应该很小，大约在10-15℃之间。 划果在实验中使环境温度日，保持恒定（即日的变化比物体温度0的变化小很多），则可以认 为日，是常量，对式(1)进行数学处理，可以得到下述公式： n(0-)= +b (2) (式中b为积分常数) Cs 可以将式(2)看成为两个变量的线性方程的形式：自变量为t应变量为n(0-O),直线 斜率为kC5,本实验利用式(2)进行测量，实验方法是：通过比较两次冷却过程，其中一