CN203720124U - 测量不同温度下空气比热容比装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种测量不同温度下空气比热容比装置。测量不同温度下空气比热容比装置，包括比热容比测量装置和加热控温装置，其中比热容比测量装置包括贮气瓶，贮气瓶内设有压力传感器和第一温度传感器，贮气瓶上固定有加气阀及放气阀；加热控温装置包括热浴容器、电加热器、第二温度传感器、交流接触器和温控仪，热浴容器上设有排气孔，电加热器、第二温度传感器放置在热浴容器内，电加热器与交流接触器点连接，温控仪均与第二温度传感器及交流接触器电连接，温控仪还连接有报警器。

Description

测量不同温度下空气比热容比装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量空气比热容比的装置，具体涉及一种测量不同温度下空气比热容比装置，属于实验教学领域。

背景技术

在空气比热容比实验中，发现所采用的现有测量空气比热容比的装置存在以下不足：

1）测量范围有限，测量所测得的空气比热容比值仅为某一时段内室温条件下的值，而气体比热容比是随气体温度变化而改变的物理量；

2）精度不高，实验整个过程超过3h，期间室温由于各种原因是不断变化的，即无法保证室温维持在某一固定温度，即无法确切得到某一温度的下的空气比热容比值；

3）耗时长，本实验现有设备中贮气瓶内的气体处于密封状态，瓶内温度与瓶外温度的平衡过程比较长，必须等待瓶内气体状态完全稳定后才能读数，降低了学生的学习效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测量不同温度下空气比热容比装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用技术方案如下：

一种测量不同温度下空气比热容比装置，包括比热容比测量装置和加热控温装置，其中比热容比测量装置包括贮气瓶，贮气瓶内设有压力传感器和第一温度传感器，贮气瓶上固定有加气阀及放气阀；加热控温装置包括热浴容器、电加热器、第二温度传感器、交流接触器和温控仪，热浴容器上设有排气孔，电加热器、第二温度传感器放置在热浴容器内，电加热器与交流接触器点连接，温控仪均与第二温度传感器及交流接触器电连接，温控仪还连接有报警器。

进一步地，贮气瓶通过升降固定装置安装在热浴容器上，升降固定装置包括导轨、滑块和固定环，导轨设置热浴容器上内壁上，滑块能够沿导轨上下滑动，固定环与滑块固定连接。

更近一步地，贮气瓶上设有橡皮塞，加气阀及放气阀设置在橡皮塞上，加气阀连接充气器。

本实用新型的有益效果：

1、通过在现有空气比热容比测量装置基础上增加显温控温装置，可以提供一个温度可变的环境，从而进行不同温度下的空气比热容比的测量。

2、通过在现有空气比热容比测量装置基础上增加显温控温装置，可以保证气瓶内空气温度保持在一个较准确的范围内，而不是随着室温的变化而变化。

3、该装置还可以对温度进行实时显示，同时缩短每次瓶内温度与瓶外温度的平衡时间。

4、该装置增加了一套显温控温装置，可以丰富本实验的仪器方面的教学内容，提高学生的学习积极性。

另外，本发明所述装置保持了现有设备简捷、直观且操作性强等特点；同时缩短实验时间，使实验数据更加准确，降低了实验误差，并且可以提高学生的积极性，激发其创造性。

附图说明

图1为本实用新型选定实施例的结构示意图。

图2为控温装置电路图。

图3空气比热容比-温度关系图。

图中1、交流接触器，2、电加热器，3、放气阀，4、第一温度传感器，5、压力传感器，6、加气阀，7、排气孔，8、第二温度传感器，9、固定环，10、贮气瓶，11、热浴容器，12、充气器，13、温控仪，14、滑块，15、导轨，16、报警器。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。

参考附图1、2，一种测量不同温度下空气比热容比装置，包括比热容比测量装置和加热控温装置，其中比热容比测量装置包括贮气瓶10，贮气瓶10内设有压力传感器5和第一温度传感器4，贮气瓶10上固定有加气阀6及放气阀3；加热控温装置包括热浴容器11、电加热器2、第二温度传感器8、交流接触器1和温控仪13，热浴容器11上设有排气孔7，电加热器2、第二温度传感器8放置在热浴容器11内，电加热器2与交流接触器1点连接，温控仪13均与第二温度传感器8及交流接触器1电连接，温控仪13还连接有报警器16。

本实施例中，贮气瓶10通过升降固定装置安装在热浴容器11上，升降固定装置包括导轨15、滑块14和固定环9，导轨15设置热浴容器11上内壁上，滑块14能够沿导轨15上下滑动，固定环9与滑块14固定连接。

本实施例中，贮气瓶10上设有橡皮塞，加气阀6及放气阀3设置在橡皮塞上，加气阀6连接充气器12。

1、测量数据

对空气在温度分别为30、40、50、60、70、80、90℃下的比热容比进行了测量，每个温度点重复测量5次，得到平均值和A类不确定度，结果如表1所示。从表1中可以看出空气比热容比值1.297-1.352之间。

表1 不同温度下空气比热容比的平均值y及其A类不确定度 

根据表1做出空气比热容比y随温度变化的曲线，如图3所示。

2、 数据分析

已知理想气体的定压摩尔热容Cp与定容摩尔热容Cv的关系为

                    （1）

故

             (2)    

一般来说，气体的比热容随温度的升高而增大。其函数关系式可表示如下：

            (3)

式（3）中C是气体的比热；a0，a1，a2和a3等系数均由实验确定，其值随气体的种类和加热过程而不同。再由公式（2）可知，空气比热容比会随温度的升高而降低。双原子分子理想气体的比热容比是1.40，而实验数据显示，与理想气体相比，空气比热容比值要小，在1.297-1.352之间。

综合以上数据可知，空气比热容比随温度的升高而减小，减小的速率也随温度的变化而改变。在30-90℃范围内，空气比热容比随温度的升高而减小，（从1.32变化到1.27），在30-60℃下降趋势较快，在60-80℃下降趋势较慢。

在试验中可能存在的誓言误差有：贮气瓶10漏气，造成系统误差使空气比热容比偏小；记录数据p2时，等待时间过短，使p2偏小，从而空气比热容比偏小；由于贮气瓶10漏气，在上升过程中出现下降趋势，此时未待p2稳定就关上气阀，造成更大的误差，因漏气造成的误差更大，使p2偏小，即空气比热容比偏小。另一方面，放气时，未待气体放完即关闭放气阀3，即瓶内气体未降低到环境大气压，使p2偏大，反而测得空气比热容比偏大。

利用本实用新型装置实际测量了空气比热容比值在不同温度下的值，提供了不多见的非室温下的空气比热容比测量数据，进而对实验结果分析可知，不同温度下空气比热容比是不同的，会随着温度的升高而减小。

以上仅描述了本实用新型的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种测量不同温度下空气比热容比装置，其特征是：包括比热容比测量装置和加热控温装置，其中比热容比测量装置包括贮气瓶，贮气瓶内设有压力传感器和第一温度传感器，贮气瓶上固定有加气阀及放气阀；加热控温装置包括热浴容器、电加热器、第二温度传感器、交流接触器和温控仪，热浴容器上设有排气孔，电加热器、第二温度传感器放置在热浴容器内，电加热器与交流接触器点连接，温控仪均与第二温度传感器及交流接触器电连接，温控仪还连接有报警器。

2.根据权利要求1所述测量不同温度下空气比热容比装置，其特征是：贮气瓶通过升降固定装置安装在热浴容器上，升降固定装置包括导轨、滑块和固定环，导轨设置热浴容器上内壁上，滑块能够沿导轨上下滑动，固定环与滑块固定连接。

3.根据权利要求1或2所述测量不同温度下空气比热容比装置，其特征是：贮气瓶上设有橡皮塞，加气阀及放气阀设置在橡皮塞上，加气阀连接充气器。