摘要:文章以实验为基础详细的讲述了绝热膨胀法和振动法测量空气比热容比的实验原理、内容、操作步骤以及结果分析，处理数据进行误差分析，最终测得空气比热容比γ的取值，并且对两种不同的实验方法所得到的结果进行对比分析，指出两种方法中因空气湿度等原因造成的共性问题和因振动、受热膨胀等原因造成的不同问题，提出利用干燥剂和控制振动、受热膨胀时间等改进建议，以便提高实验的精准性。

关键词：绝热膨胀法；振动法；空气比热容比

Comparison and Analysis of Adiabatic Expansion Method and Vibration Ratio Measurement of Air Specific Heat Capacity

Abstract: The experimental principle, content, operation procedure and result analysis of the measurement of air specific heat ratio were described in this paper, processing data for error analysis. Finally, the ratio of air to heat capacity is measured, the results of two different experimental methods were compared and analyzed, the common problems and different problems in the two methods are pointed out, advice on the use of desiccant and control of vibration, heat expansion time and other improvements, in order to improve the accuracy of the experiment.

Key Words: Adiabatic expansion method; Method of vibration; The air heat capacity ratio

目录

摘要 1

引言 1

1.振动法实验探究 2

1.1实验仪器 2

1.2实验原理 2

1.3实验内容及操作步骤 3

1.4实验结果和分析 3

2.绝热膨胀法实验探究 4

2.1实验仪器 4

2.2实验原理 4

2.3实验内容及操作步骤 5

2.4实验结果和分析 6

3.振动法和绝热膨胀法两种实验方法的误差分析与对比 6

3.1振动法的实验误差分析 6

3.2绝热膨胀法的实验误差分析 7

3.3两种实验方法的对比研究 7

4.结束语 8

参考文献 8

致谢 9

绝热膨胀法、振动法测量空气比热容比的对比与分析

引言

空气的比热容比(用符号γ表示)又叫做绝热指数或叫做泊松比，是空气在一定压强下的比热容和空气在一定容积下的比热容之间的比值(即=)，空气比热容比这个物理参数在气体热力学性质的研究过程中尤其是在绝热情况下的研究过程中至关重要[1,2]，在对工程技术的运用中也起着相当重要的作用。

在大学阶段普通物理实验教材中，我们经常运用到振动法、声速法、绝热膨胀法等相关方法[3-6]对空气比热容比进行测定，其中振动法的原理容易理解，步骤简单，运用了力学中的相关知识，其中就涉及到了回复力的相关知识，与其他不同方法相比有不可替代的优点。绝热膨胀法运用了热力学方面的关于绝热膨胀的知识。其他各种不同的方法都有他们不同的优点和缺点。本文主要对绝热膨胀法和振动法分别设计实验，并且进行实验探究，测量实验结果，进行实验结果的分析，并对两种不同的方法进行对比探究，得出相关结论，分别对两种方法中所存在的一些问题提出可行性的建议，改进实验过程或者操作步骤，使得实验结果更加准确，逻辑更加合理，方法更加简单可行，更加具有科学依据，从而对于两种不同的实验方法得到更加深入的理解，加深对热力学知识的巩固与学习。

1.振动法实验探究

1.1实验仪器

数字智能化热学综合实验平台、光电门支架、天平、光电接收器、微型气泵、空气比热容比实验装置、中央带有小孔的有机玻璃管、游标卡尺、半导体激光器等。

1.2实验原理

在振动法的实验中，要尽量减小小钢球和玻璃管壁的摩擦，因此玻璃管的直径要略大于小钢球的，使得小钢球的运动轨迹为简谐振动，细管的截面积为，空气由仪器的进气阀利用微型气泵注入容器中，小钢球的半径为，质量为，容器的容积为，当压强在容器中具备某些条件=+(式中为大气压力)的时候，受力平衡状态为此时小钢球所处的状态，利用微型气泵持续的向储气瓶中加入一个小气压的气流，用来抵消由于空气阻力所产生的小钢球振动幅度的减弱。当微型气泵向储气瓶中加入的气体的压力增大时，此时小钢球刚好振动到有机玻璃管中央小孔下边的半个振动周期，之后小钢球将发生向上移动，而当储气瓶里面的气体经过有机玻璃管中央的小孔流出来的时候，此时小钢球刚好振动到有机玻璃管中央小孔上边的半个周期，之后小钢球将随之下落。然后多次重复以上的步骤(本次实验选的是重复8次)，要想使小钢球以有机玻璃管中央的小孔为中心作简谐振动，那么就要通过微型气泵控制加入储气瓶中的空气的流量，运用光电计时器来记录振动的周期。