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