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维普资讯 一 个描述热力学过程的实验 北京大学 龚镇雄 物 理 实 验 及显示部分．用MF一30的一侠档作显示器，每分度 对一个大容器中的空气进行压缩，然后迅速连通 为0，04℃ ．F是打气球或打气筒 ．G 是水抽气机． 大气，实现瓶中空气的绝热膨胀，继而再实现一个等 贮气髓密封 容吸热过程．从容器内空气压强的变化测定空气的定 压比热容 与定容比热容c 之比 描述热力学过程的实验如下： ／Cr (1) 1．先向瓶内打气的过程 这就是克莱门特 一达索尔姆斯fClement—Desol-l13es) 【I)先使贮气瓶内的宅气与大气相通，保持一定 实验 时间，达到平衡，这时瓶内空气的状态为0( ，To)． 克莱门特 一达索尔姆斯实验(包括以后改进的装 关闭活塞B，从活塞A处向瓶内打气，达到状态 I 置)只测量系统的压强，而不测系统温度的变化。这 ． 1， ) 这时可以观测到瓶内空气的压强增大，温 是因为系统本身温度的变化较小，而一般温度计的热 度升高，即P． ，T】 T．观测到系统温度升高可 容量相对于系统(Ull瓶内的空气)的热容量来说又较大 达0 2～0．4℃． 的缘故．现在，采用一支灵敏度高．其感温部分本身 变化打气速度，可以看到随着打气速度变慢，瓶 热容量小的半导体硅二极管管压降温度计，就可以测 内空气温升变小，即T 变小．打气非常缓慢时，瓶 量出过程中温度的变化，从而可以把热力学过程描述 内空气的温度基本J 保持为1，不变．这就说明实际上 出来． 这个过程是一个多方过程．即过程方程为 与此类似，还可以先将容器中的空气减压，然后 PV =恒量 迅速连通大气，实现绝热的压缩过程以及随后的等容 其中l ．当 = 时为绝热过程；当 =l时 放热过程 ，来捆I定 并描述其热力学过程． 是等温过程 本实验着重对热力学过程的描述，理论估算与实 (2)关闭活塞A，待稳定后达到状态I( ， )， 验结果的比较，以及在理论指导下，根据不完垒的实 这是一个等容放热过程，可以观测到瓶内空气的压强 测数据点正确地表述出热力学过程圈线． 降低，即P1 。；同时温度回阵，温度计遥渐回零， 即 r趋于 ．实测温度回降约为O．2～0．3℃ 仪器装置的示意图如罔1所示．其中C为贮气瓶 测得稳定后U形管压力计两测水面的高度差为 连接两个活塞A和B以及带有米尺标度的可倾斜放置 hI． 的U形管液体压力计D．压力计可以用水作为工作物 (3)迅速打开B，使瓶内空气与大气相通，到达状 质．瓶内还插人一个半导体硅二掇管E作为管压降温 态 II ，T。)．这是一个绝热膨胀过程 ．瓶内空气的 度计的感温元件【“，E代表这个管压降温度计的放大 压强减小，温度降低，即P0PI，TITo．可以观测 到温度计的指针向零点的另一方向偏转．实测温度降 低约为0．1～0．