用于測定氣體比熱容比的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于測定氣體比熱容比的裝置，包括重物盤(2)、活塞套筒(3)、活塞(5)、氣瓶(9)，活塞套筒(3)豎向設置且筒壁上標有容積刻度線，活塞(5)設置在活塞套筒(3)中，重物盤用于放置砝碼(1)，重物盤(2)固定設置在活塞上部，氣瓶的瓶口設置有雙孔塞(8)，雙孔塞(8)的其中一個孔通過導氣管(7)與活塞套筒的下腔連通，雙孔塞的另一個孔通過氣管連接有排氣閥門(6)。本實用新型裝置結構簡單，成本很低，本實用新型方法利用氣體壓縮前后的壓強和體積變化，就可以很方便的測量氣體的比熱容比，測量方法原理簡單，需要測量的物理量少，且測量結果較準確。
【專利說明】
用于測定氣體比熱容比的裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于氣體特性測量的技術領域，具體涉及一種用于測定氣體比熱容比 的裝置。
【背景技術】
[0002] 氣體的比熱容比是指氣體的定壓比熱容與定容比熱容的比值，在熱力學理論和工 程技術應用中它是一個很重要的基本物理量。測量氣體的熱容比實驗也是大學物理實驗的 基本實驗之一，常用的測量方法一般有兩種:絕熱膨脹法和小球振動法。在這些方法中，通 常都要采用壓力傳感器或溫度傳感器測量氣體的壓強變化或溫度變化，甚至還需要用到光 電傳感器等先進的實驗手段，設備和測量原理都相對復雜。
[0003] 現有的測量比熱容比實驗裝置結構復雜，成本較高。此外，測量原理相對復雜，涉 及的技術手段多，需要測量的物理量多，操作和學習者理解困難。
[0004] 上述論述內容目的在于向讀者介紹可能與下面將被描述和/或主張的本實用新型 的各個方面相關的技術的各個方面，相信該論述內容有助于為讀者提供背景信息，以有利 于更好地理解本實用新型的各個方面，因此，應了解是以這個角度來閱讀這些論述，而不是 承認現有技術。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的在于避免現有技術中的不足而提供一種用于測定氣體比熱容 比的裝置，其裝置結構簡單，成本很低，測量方法原理簡單，易于操作。
[0006] 本實用新型的目的通過以下技術方案實現：
[0007] 提供一種用于測定氣體比熱容比的裝置，包括重物盤、活塞套筒、活塞、氣瓶，所述 活塞套筒豎向設置且筒壁上標有容積刻度線，所述活塞設置在活塞套筒中，活塞上固定有 活塞手柄，所述重物盤用于放置砝碼，重物盤固定設置在活塞手柄的上端，所述氣瓶的瓶口 設置有雙孔塞，雙孔塞的其中一個孔通過導氣管與活塞套筒的下腔連通，雙孔塞的另一個 孔通過氣管連接有排氣閥門。
[0008] 其中，還包括底座，底座上設置有豎向的支撐桿，支撐桿上部設置有固定夾，固定 夾夾持所述活塞套筒，所述氣瓶放置在所述底座上。
[0009] 其中，所述氣瓶與所述底座之間設置有軟木墊。
[0010]其中，所述氣瓶接有氣壓表。
[0011] 本實用新型的有益效果:本實用新型裝置結構簡單，成本很低，本實用新型方法利 用氣體壓縮前后的壓強和體積變化，就可以很方便的測量氣體的比熱容比，測量方法原理 簡單，需要測量的物理量少，且測量結果較準確。
【附圖說明】
[0012] 利用附圖對本實用新型作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本實用新型的 任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附 圖獲得其它的附圖。
[0013] 圖1是用于測定氣體比熱容比的裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和具 體實施例對本實用新型作進一步詳細的描述，需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的 實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0015] 如圖1所示，本實用新型所述的用于測定氣體比熱容比的裝置包括重物盤2、活塞 套筒3、活塞5、氣瓶9，底座12，所述活塞套筒3豎向設置且筒壁上標有容積刻度線，所述活塞 5設置在活塞套筒3中，活塞5上固定有活塞手柄，底座12上設置有豎向的支撐桿10,支撐桿 10上部設置有固定夾4，固定夾4夾持所述活塞套筒3，所述氣瓶9放置在所述底座12上，所述 氣瓶9與所述底座12之間設置有軟木墊11。所述重物盤2固定設置在活塞手柄的上端，重物 盤2用于放置砝碼1，所述氣瓶9的瓶口設置有雙孔塞8,雙孔塞8的其中一個孔通過導氣管7 與活塞套筒3的下腔連通，雙孔塞8的另一個孔通過氣管連接有排氣閥門6。所述氣瓶9接有 氣壓表。通過適當設計可使活塞5與重物盤2的重力和與活塞5和活塞套筒3之間的滑動摩擦 力基本相等。
[0016] 本實用新型裝置用于測定氣體比熱容比時，活塞套筒3通過導氣管7和雙孔塞8與 氣瓶9連通，與排氣閥門6-起形成封閉空間充滿某種氣體后，用很小的力略微下壓重物盤2 后使之自然停住，此時氣瓶9內的氣壓略大于外界;打開排氣閥門6，氣瓶9內的氣體會有少 量通過排氣閥門6釋放出來，氣瓶9內的氣壓與大氣壓相等，但活塞5并不會下滑（因活塞5與 活塞套筒3之間的靜摩擦力略大于活塞5和重物盤2之間的重力）。關上排氣閥門6,此時，裝 置內氣體的體積和壓強分別為Vo和Po。
[0017] 在重物盤2中放置砝碼1，系統內的氣體被壓縮，活塞5下降，并很快達到新的平衡。 活塞5移動使裝置內氣體體積減小，減小量△ V可從活塞套筒3上的刻度直接讀出。活塞5在 砝碼1的壓力、重力、摩擦力、內外氣體的壓力作用下平衡，由此可算出裝置內氣體的壓強 為：
[0018] Pi = P〇+mg/s (1)
[0019] (1)式中P0為大氣壓強，m為砝碼1的質量，S為活塞5的橫截面積。由于壓縮到平衡 的時間較短，改過程可視為絕熱過程，滿足：
[0020] P〇VoY=PiViY = (Po+mg/s) · (V〇-AV)Y (2)
[0021] (2)式中的γ為氣體的比熱容比。
[0022] 由（2)式可得：
[0023]
[0024] 改變砝碼1的質量m，可以得到不同的AV，可以計算出氣體的比熱容比γ及誤差。
[0025] 本實用新型測定氣體比熱容比的具體實施例如下：
[0026] 采用50ml的注射器作為活塞和活塞套筒，活塞套筒的內徑為3.50cm，套筒上有容 積刻度，最小分度為2ml。重物盤為設置在活塞手柄上方的圓形膠板，適當的改變圓形膠板 的厚度，使活塞套筒在豎直放置時，活塞剛好可與套筒相對靜止，在很小的沖擊壓力（小于 0.03牛頓）作用下，活塞就可勻速下滑。此時，活塞和重物盤的重力略小于活塞和活塞套筒 之間的最大靜摩擦力，與活塞和活塞套筒之間的滑動摩擦力幾乎相等。
[0027] 裝置安裝好后，當活塞停在50ml刻度線上時，活塞套筒下腔、氣瓶和排氣閥門形成 的封閉空間為350ml。在此密閉空間中充入待測氣體(二氧化碳或氦氣），充至活塞停在50ml 亥丨J度線的上方(一般在50ml和60ml刻度線之間）。打開排氣閥門，輕推活塞，使之下降到50ml 刻度線上，而后關閉排氣閥門。此時，封閉空間內氣體的體積為350ml，氣體的壓強與大氣壓 強相等。
[0028] 在重物盤上方置砝碼，活塞在砝碼的壓力作用下向下運動，氣體被壓縮，氣體體積 的減小可從套筒的刻度直接讀出。實測的數據表見表一。
[0029] 表一使用該裝置實測的兩種氣體的熱容比數據表
[0030]
[0031] 從表格可得到：在室溫條件下，⑶2氣體的比熱容比為γ CQ2 = 1.285 ±0.008;He氣 體的比熱容比為γΗβ=1·616±0·008〇
[0032]上面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本實用新型，但是，本實用新 型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，不能理解為對本實用新型保 護范圍的限制。
[0033]總之，本實用新型雖然列舉了上述優選實施方式，但是應該說明，雖然本領域的技 術人員可以進行各種變化和改型，除非這樣的變化和改型偏離了本實用新型的范圍，否則 都應該包括在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種用于測定氣體比熱容比的裝置，其特征在于:包括重物盤（2)、活塞套筒（3)、活 塞(5)、氣瓶(9)，所述活塞套筒(3)豎向設置且筒壁上標有容積刻度線，所述活塞(5)設置在 活塞套筒（3)中，活塞(5)上固定有活塞手柄，所述重物盤(2)用于放置砝碼（1)，重物盤(2) 固定設置在活塞手柄的上端，所述氣瓶(9)的瓶口設置有雙孔塞(8)，雙孔塞(8)的其中一個 孔通過導氣管(7)與活塞套筒(3)的下腔連通，雙孔塞(8)的另一個孔通過氣管連接有排氣 閥門（6)。2. 根據權利要求1所述的用于測定氣體比熱容比的裝置，其特征在于：還包括底座 (12)，底座（12)上設置有豎向的支撐桿（10)，支撐桿（10)上部設置有固定夾(4)，固定夾(4) 夾持所述活塞套筒(3 )，所述氣瓶(9)放置在所述底座(12)上。3. 根據權利要求2所述的用于測定氣體比熱容比的裝置，其特征在于:所述氣瓶(9)與 所述底座(12)之間設置有軟木墊(11)。4. 根據權利要求1或2或3所述的用于測定氣體比熱容比的裝置，其特征在于:所述氣瓶 (9)接有氣壓表。
【文檔編號】G01N25/20GK205607901SQ201620325207
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】熊正燁, 李永強, 師文慶, 邱彩虹
【申請人】廣東海洋大學