实验原理
理想气体的定压摩尔热容量 等于定容摩尔热容量与普适气体常数R之和。由于R恒为正值,故
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用
表示
, 称
为比热容比。它是一个重要的热力学常数,经常出现在热力学方程中。实验装置如图1所示
图1 振动法测气体比热容比实验仪
在气体比热容比专用瓶D上方有一振动物小球,它的直径比玻璃管的直径小0.01---0.02㎜ ,它 能在玻璃管中上下移动。瓶壁上开一小口,通过它把气体注入瓶中。气瓶上有一个通气孔。当小球在通气孔的下方时,通过它向气瓶注入少量气体使气瓶内压力增大,使小球向上移动。当小球处于通气孔上方时,容器内的气体通过它流出,小球下沉。只要控制好注入气体流量,小球能在玻璃管中小孔附近做简谐振动,如图所示。振动周期可用光电计时器记录。
图2小球在玻璃管中小孔附近做简谐振动
当瓶内压力满足下式时小球处于力平衡状态:
(1)
其中小球质量为m,半径为r。若小球偏离平衡位置,则容器内压力变化,小球运动方程为
(2)
容器内气体可以看作绝热过程,绝热方程为
(常数)(3)
将3式对V求导数有(4)
其中(5)
将4、5式代入2式
此式为简谐振动方程,其解为
可以得到
其中d 是小球的直径。
可以得到
其中d 是小球的直径。