關(guān)鍵字：氣體定壓比熱容實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
1． 了解氣體比熱容測(cè)定裝置的基本原理和構(gòu)思。
2． 熟悉本實(shí)驗(yàn)中測(cè)溫、測(cè)壓、測(cè)熱、測(cè)流量的方法。
3． 掌握由基本數(shù)據(jù)計(jì)算出比熱值和比熱公式的方法。
4． 分析本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。
二、實(shí)驗(yàn)類型
綜合性實(shí)驗(yàn)
三、實(shí)驗(yàn)儀器
實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)備和儀器儀表由風(fēng)機(jī)、流量計(jì)、比熱儀本體、電工率調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)共四部分組成，實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)如圖1-1所示。裝置中采用濕式流量計(jì)測(cè)定氣流流量，氣流流量用調(diào)節(jié)閥1調(diào)整。
流量計(jì)出口的恒溫槽2用以控制測(cè)定儀器出口氣流的溫度。裝置可以采用小型單級(jí)壓縮機(jī)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(cè)定儀本體（圖1-2）由內(nèi)壁鍍銀的多層杜瓦瓶2、進(jìn)口溫度計(jì)1和出口溫度計(jì)8（鉑電阻溫度計(jì)或精度較高的水銀溫度計(jì)）、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(jìn)口管引入，進(jìn)口溫度計(jì)1測(cè)量其初始溫度，離開(kāi)電加熱器的氣體經(jīng)均流網(wǎng)4均流均溫，出口溫度計(jì)8測(cè)量加熱終了溫度，后被引出。該比熱儀可測(cè)300℃以下氣體的定壓比熱。
圖2-2 比熱容測(cè)定儀結(jié)構(gòu)原理圖
1-進(jìn)口溫度計(jì)；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(jì)
四、實(shí)驗(yàn)原理
根據(jù)熱力學(xué)*定律解析式，對(duì)可逆過(guò)程有：
（1-1）
定壓時(shí)
（1-2）
此式直接由 的定義導(dǎo)出，故適用于一切工質(zhì)。
在沒(méi)有對(duì)外界作功的氣體的等壓流動(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)程中的吸熱量，kJ/s。
由于比熱隨溫度的升高而增大，在離開(kāi)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(guò)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(shí)，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(xiàng)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(jìn)行重復(fù)測(cè)定時(shí)，每次的散熱量應(yīng)當(dāng)是一樣的。于是，可在測(cè)定結(jié)果中消除這項(xiàng)散熱量的影響。設(shè)兩次測(cè)定時(shí)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(dá)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(xiàng)，得到
kJ/kg•℃ （1-9）
五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求
（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.開(kāi)動(dòng)風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使流量保持在額定值附近。測(cè)出流量計(jì)出口空氣的干球溫度 和濕球溫度 。
2.將溫度計(jì)插回流量計(jì)，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(jì)讀數(shù)升高到預(yù)計(jì)溫度。
3.待出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度在10分鐘之內(nèi)無(wú)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(guò)流量計(jì)所需時(shí)間 （s）；
b） 比熱儀進(jìn)口溫度 （℃）、出口溫度 （℃）；
c） 大氣壓力計(jì)讀數(shù) （kPa），流量計(jì)中氣體表壓 （mmH2O）；
d） 電熱器的功率 （W）。
4.根據(jù)流量計(jì)出口空氣的干球溫度 和濕球溫度 確定空氣的相對(duì)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(shí)驗(yàn)要求
1．每小時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置空氣流量：
（m3/h） （1-10）
式中： ——每10升空氣流過(guò)所需時(shí)間，s；
可以得出干空氣質(zhì)量流量的計(jì)算式：
kg/h （1-11）
2.水蒸氣的流量：
kg/h （1-12）
3．利用 kJ/kg•℃計(jì)算干空氣的平均定壓質(zhì)量熱容。
六、注意事項(xiàng)
1、切勿在無(wú)氣流通過(guò)的情況下使電熱器投入工作，以免引起局部過(guò)熱而損壞比熱儀主體。
2、輸入電熱器的電壓不得超過(guò)220V，氣流出口zui高溫度不得超過(guò)300℃。
3、加熱和冷卻要緩慢進(jìn)行，防止溫度計(jì)和比熱儀主體因溫度驟升和驟降而破裂。
4、停止實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先切斷電熱器。讓風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行十五分鐘左右（溫度較低時(shí)可適當(dāng)縮短）。
