關(guān)鍵字：氣體定壓比熱容實驗
一、實驗?zāi)康?/span>
1． 了解氣體比熱容測定裝置的基本原理和構(gòu)思。
2． 熟悉本實驗中測溫、測壓、測熱、測流量的方法。
3． 掌握由基本數(shù)據(jù)計算出比熱值和比熱公式的方法。
4． 分析本實驗產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。
二、實驗類型
綜合性實驗
三、實驗儀器
實驗所用的設(shè)備和儀器儀表由風(fēng)機、流量計、比熱儀本體、電工率調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)共四部分組成，實驗裝置系統(tǒng)如圖1-1所示。裝置中采用濕式流量計測定氣流流量，氣流流量用調(diào)節(jié)閥1調(diào)整。
流量計出口的恒溫槽2用以控制測定儀器出口氣流的溫度。裝置可以采用小型單級壓縮機或其它設(shè)備作為氣源設(shè)備，并用鐘罩型氣罐5維持供氣壓力穩(wěn)定。
比熱容測定儀本體（圖1-2）由內(nèi)壁鍍銀的多層杜瓦瓶2、進口溫度計1和出口溫度計8（鉑電阻溫度計或精度較高的水銀溫度計）、電加熱器3和均流網(wǎng)4、絕緣墊5、旋流片6和混流網(wǎng)7組成。氣體自進口管引入，進口溫度計1測量其初始溫度，離開電加熱器的氣體經(jīng)均流網(wǎng)4均流均溫，出口溫度計8測量加熱終了溫度，后被引出。該比熱儀可測300℃以下氣體的定壓比熱。
圖2-2 比熱容測定儀結(jié)構(gòu)原理圖
1-進口溫度計；2-多層杜瓦瓶；3-電加熱器；4-均流網(wǎng)；5-絕緣墊；6-旋流片；7-混流網(wǎng)；8-出口溫度計
四、實驗原理
根據(jù)熱力學(xué)*定律解析式，對可逆過程有：
（1-1）
定壓時
（1-2）
此式直接由 的定義導(dǎo)出，故適用于一切工質(zhì)。
在沒有對外界作功的氣體的等壓流動過程中：
（1-3）
則氣體的定壓比熱容可以表示為：
kJ/kg•℃ （1-4）
式中： ——氣體的質(zhì)量流量，kg/s；
——氣體在等壓流動過程中的吸熱量，kJ/s。
由于比熱隨溫度的升高而增大，在離開室溫不很遠(yuǎn)的溫度范圍內(nèi)，空氣的定壓比熱容與溫度的關(guān)系可近似認(rèn)為是線形的，即可近似表示為：
（1-5）
則溫度由 至 的過程中所需要的熱量可表示為：
（1-6）
大氣是含有水蒸氣的濕空氣。當(dāng)濕空氣氣流由溫度 加熱到 時，其中水蒸氣的吸熱量為：
= kJ/s （1-7）
式中： ——氣流中水蒸氣質(zhì)量，kg/s。
則干空氣的平均定壓比熱容由下式確定：
（1-8）
式中： ——為濕空氣氣流的吸熱量。
儀器中加熱氣流的熱量（例如用電加熱器加熱），不可避免地因熱輻射而有一部分散失于環(huán)境。這項散熱量的大小決定于儀器的溫度狀況。只要加熱器的溫度狀況相同，散熱量也相同。因此，在保持氣流加熱前的溫度仍為 和加熱后溫度仍為 的條件下，當(dāng)采用不同的質(zhì)量流量和加熱量進行重復(fù)測定時，每次的散熱量應(yīng)當(dāng)是一樣的。于是，可在測定結(jié)果中消除這項散熱量的影響。設(shè)兩次測定時的氣體質(zhì)量流量分別為 和 ，加熱器的加熱量分別為 和 ，輻射散熱量為 ，則達到穩(wěn)定狀況后可以得到如下的熱平衡關(guān)系
兩式相減消去 項，得到
kJ/kg•℃ （1-9）
五、實驗內(nèi)容和要求
（一）實驗內(nèi)容
1.開動風(fēng)機，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使流量保持在額定值附近。測出流量計出口空氣的干球溫度 和濕球溫度 。
2.將溫度計插回流量計，重新調(diào)節(jié)流量，使它保持在額定值附近，逐漸提高電壓，使出口溫度計讀數(shù)升高到預(yù)計溫度。
3.待出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度在10分鐘之內(nèi)無變化或有微小起伏即可視為穩(wěn)定），讀出下列數(shù)據(jù)：
a） 10升氣體通過流量計所需時間 （s）；
b） 比熱儀進口溫度 （℃）、出口溫度 （℃）；
c） 大氣壓力計讀數(shù) （kPa），流量計中氣體表壓 （mmH2O）；
d） 電熱器的功率 （W）。
4.根據(jù)流量計出口空氣的干球溫度 和濕球溫度 確定空氣的相對濕度 ，根據(jù) 和干球溫度從濕空氣的焓-濕圖（工程熱力學(xué)附圖）中查出含濕量 （g/kg干空氣）。
（二）實驗要求
1．每小時通過實驗裝置空氣流量：
（m3/h） （1-10）
式中： ——每10升空氣流過所需時間，s；
可以得出干空氣質(zhì)量流量的計算式：
kg/h （1-11）
2.水蒸氣的流量：
kg/h （1-12）
3．利用 kJ/kg•℃計算干空氣的平均定壓質(zhì)量熱容。
六、注意事項
1、切勿在無氣流通過的情況下使電熱器投入工作，以免引起局部過熱而損壞比熱儀主體。
2、輸入電熱器的電壓不得超過220V，氣流出口zui高溫度不得超過300℃。
3、加熱和冷卻要緩慢進行，防止溫度計和比熱儀主體因溫度驟升和驟降而破裂。
4、停止實驗時，應(yīng)先切斷電熱器。讓風(fēng)機繼續(xù)運行十五分鐘左右（溫度較低時可適當(dāng)縮短）。
