Solicitar un pequeño experimento de física (escriba el informe experimental, el propósito del experimento, el equipo utilizado, los procedimientos experimentales, los resultados y la inspiración)

Informe del experimento de física Nombre: Clase: Grupo: Puntuación: Colaborador: Instructor: Fecha del experimento: Título del experimento: Determinación de la relación de capacidad calorífica específica del aire Propósito del experimento: 1. Determine la relación de capacidad calorífica específica del aire utilizando el método de expansión adiabática. 2. Observar cambios de estado y leyes físicas básicas en procesos termodinámicos. 3. Comprender el uso y las características de los sensores de presión y los sensores de temperatura integrados de tipo corriente. Instrumentos experimentales: Los instrumentos utilizados en este experimento incluyen un medidor de relación de capacidad calorífica específica del aire, un barómetro y un termómetro de mercurio. El instrumento de medición de la relación de capacidad calorífica específica del aire adopta el modelo. Consta de un sensor de presión de silicio difundido, un sensor de temperatura integrado, una fuente de alimentación, una botella de vidrio con un volumen de aproximadamente 1000 ml, un globo y cables. Nombre del instrumento, modelo, rango, valor de graduación, voltímetro de tres dígitos y medio, barómetro, termómetro Principio experimental: 1. Los cambios de estado del gas y sus valores se utilizan para obtener la presión p, el volumen V y la temperatura T del gas ideal. En el proceso adiabático cuasiestático se obedece la ecuación del proceso adiabático: igual a una constante, donde es la relación. de la capacidad calorífica específica a presión constante y la capacidad calorífica específica a volumen constante del gas, generalmente llamada = / es la relación de capacidad calorífica específica del gas (también conocido como índice adiabático). Usamos el aire en la botella de almacenamiento de gas (aproximadamente un gas ideal) como sistema térmico para estudiar. Primero, llene la botella con una cantidad adecuada de aire y espere hasta que el aire en la botella esté uniforme y equilibrado. , el estado del sistema se registra como I ( , , ). Luego el aire se libera rápidamente para completar el proceso adiabático. En este momento, el estado del sistema se registra como estado II ( , , ). es el volumen de la botella de almacenamiento de gas, es el volumen del gas retenido en la botella en el estado I (, ) y es la temperatura ambiente. Luego, el gas de la botella intercambiará calor con el mundo exterior. Cuando el aire de la botella es uniforme y equilibrado, el estado del sistema se registra como III ( , , ). Es decir, se completa el proceso endotérmico isobárico. Ⅰ→Ⅱ es un proceso adiabático. De la ecuación del proceso adiabático, obtenemos (1) Las temperaturas del estado I y del estado III son T0. De la ecuación del estado del gas, obtenemos (2). (2), y elimine V1 y V2 para obtener (3) Se puede ver en la ecuación (3) que siempre que se midan , , se puede obtener el índice adiabático del aire. 2. Introducción a los sensores de temperatura y presión Los sensores de temperatura y presión utilizados en este experimento finalmente convierten la señal a medir en una señal eléctrica, es decir, un valor de voltaje. La fórmula de conversión para el sensor de temperatura es: =1μA/?0?8C t es la temperatura a medir, I es la corriente que fluye a través del circuito y su valor se obtiene de la fórmula I=U/R. R=5kΩ. I0 es una constante y su valor varía ligeramente de 273 a 278 μA para diferentes sensores AD590. En el experimento, el valor U (es decir, el valor de temperatura) no participa en el cálculo, pero sirve como una importante magnitud de referencia. La fórmula de conversión para el sensor de presión es: P1 = P0 + U/2000. P1 es el valor a medir, P0 es la presión del aire ambiente y el voltímetro puede leer el valor U. La unidad de voltaje U es mV y la unidad de presión P1 y P0 es 105 Pa. Pasos experimentales: 1. Abra la válvula de liberación de aire A, conecte el circuito de acuerdo con la Figura 2.11.4 del libro de texto, no conecte incorrectamente los polos positivo y negativo del sensor de temperatura integrado y gire el interruptor detrás del chasis de la fuente de alimentación hacia adentro. . Utilice un barómetro para medir la presión atmosférica y un termómetro de mercurio para medir la temperatura ambiente. Encienda la alimentación, deje que los componentes del instrumento electrónico se calienten durante 20 minutos, luego gire la perilla del potenciómetro de ajuste a cero, ajuste el valor de indicación del voltímetro de tres dígitos y medio utilizado para medir la presión del gas a "0". , y registre el voltaje de cuatro dígitos y medio en esta tabla de tiempos indica el valor. 2. Cierre la válvula de desinflado A, abra la válvula de inflado B e infle la botella con una bola inflable hasta que el valor de voltaje de tres dígitos y medio aumente a 100 mV ~ 150 mV.

Luego cierre la válvula de inflado B y observe los cambios de , . Después de un período de tiempo, cuando los valores indicados de , permanezcan sin cambios, anote ( , ). estado I ( , ). Nota: El valor de temperatura correspondiente es T. 3. Abra rápidamente la válvula de ventilación A para permitir que el gas de la botella se comunique con la atmósfera. Dado que la presión del aire en la botella es mayor que la presión atmosférica, el gas de la botella con un volumen de ?6?2V brota repentinamente. afuera, haciendo un sonido "chi". Cuando la presión del aire en la botella caiga a la presión atmosférica ambiental (el sonido de desinflado acaba de terminar), cierre inmediatamente la válvula de desinflado A. En este momento, la temperatura del gas en la botella disminuye y el estado cambia a II. 4. Cuando la temperatura del aire en la botella aumenta a la temperatura T y la presión se estabiliza, observe ( , ) que el gas en la botella está aproximadamente en el estado III ( , ) en este momento. 5. Abra la válvula de liberación de aire A para conectar la botella de almacenamiento de gas a la atmósfera para la siguiente medición. 6. Complete los valores de voltaje medidos, (en mV) en la tabla de datos para calcular el valor del índice adiabático del aire. Registro y procesamiento de datos: presión del aire ambiente P0 = termómetro de mercurio temperatura ambiente medida T0 = indicación del voltímetro digital = veces el valor medido/mV valor calculado estado I estado IIIP/ 105Pa1 2 3 cálculo del valor: conocido por la fórmula = = preguntas para pensar: 1. ¿A qué parte del gas se refiere este El sistema termodinámico objeto de estudio experimental?