试验十一空气热容比的测定-交通大学.PDFVIP

實驗十一 空氣熱容比的測定 實驗目的：      以Ruchhardt實驗法，測量空氣熱容比 γ 。    實驗儀器： 氣體定律儀，低壓感應器，類比感應裝置，透明塑膠管 實驗原理： A. 系統吸熱與放熱 在本實驗中，系統指的就是氣體，當環境溫度 T 大於系統溫度 T時，系統會由外 E S 界吸熱，定義系統吸收的熱量 dQ 為正。反之，當環境溫度 T 小於系統溫度 T時，熱 E S 量由系統流向環境，視為放熱，故 dQ 為負值。如圖一所示。     圖一   環境與系統吸放熱示意圖     B. 熱力學第一定律 dEint = dQ – d W = dQ - Pd V dEint 表示系統內能，Q 為熱量，W為系統對環境所作的功。對於理想氣體而言，氣 體內能僅與溫度有關，即 dEint = dEint(T) 。   C. 理想氣體的絕熱過程 當氣體被壓縮時，系統對環境作負功，即外界對氣體作正功。當環境作用在系統上 的正功全部轉變為氣體的內能時，氣體溫度會升高；反之，當氣體膨脹時，氣體會對外 界作功而消耗其內能，因此氣體的壓力和溫度將會同時降低。 國立交通大學 物理實驗手冊 空氣熱容比的測定     11-1 D. 理想氣體的等溫過程 等溫過程，即系統內能不變(dQ = d W) ，由熱力學第一定律可知，當氣體被壓縮時， 外界對氣體作正功，且氣體的溫度須維持不變的狀態下，系統必須要放熱 (dQ 0) ，用 以維持系統內能恆定；反之，當氣體膨脹時，氣體對環境作功，為使系統內能維持不變， 系統必須要吸熱(dQ 0) 。     圖二   氣體壓力與氣體體積關係圖   由熱力學第一定律可知 ，在絕熱過程中，氣體壓力 P 與氣體體積 V關係圖的變化率 較等溫過程為大 (如圖二所示) ，即絕熱過程的曲線較為陡峭。 承上，理想氣體的熱量 dQ 與氣體內能變化 dEint 以及氣體對外界所作的功Pd V之間 關係如下所示 dQ dE PdV int  (1)    E. 莫耳熱容量 氣體熱容量定義為氣體溫度升高一度所需的熱量。當氣體體積不變時，一莫耳氣體 溫度升高一度所需的熱量，稱為 定容莫耳熱容量 ，以CV 表示。由公式(1)可得 dQ E  dE   int int CV     dT T dT  V  V C dTdE (