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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 空氣比熱容比測(cè)定實(shí)驗(yàn)的研究及儀器改進(jìn)探究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 數(shù)理
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 氣體的比熱容比是一個(gè)重要的熱力學(xué)參量，也叫泊松比。測(cè)定比熱容比在絕熱過(guò)程的研究中有許多應(yīng)用，在處理熱力學(xué)過(guò)程及熱力學(xué)方程中經(jīng)常用到。傳統(tǒng)測(cè)量空氣比熱容比的方法實(shí)驗(yàn)誤差較大，而且一些人為因素?zé)o法得到較好的消除。本課題在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器及方法的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作方法、數(shù)據(jù)采集、處理及實(shí)驗(yàn)儀器等進(jìn)行改進(jìn)，減小實(shí)驗(yàn)誤差，增加人為的可控制性和可操作性獲得豐富的數(shù)據(jù)信息，為熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 氣體的比熱容比是一個(gè)重要的熱力學(xué)參量，也叫泊松比。測(cè)定比熱容比在絕熱過(guò)程的研究中有許多應(yīng)用，如氣體的突然膨脹或壓縮，以及聲音在氣體中傳播等都與比熱容比有關(guān)，在處理熱力學(xué)過(guò)程及熱力學(xué)方程中經(jīng)常用到。傳統(tǒng)測(cè)量空氣比熱容比的方法實(shí)驗(yàn)誤差較大，而且一些人為因素?zé)o法得到較好的消除。本課題在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器及方法的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作方法、數(shù)據(jù)采集、處理及實(shí)驗(yàn)儀器等進(jìn)行改進(jìn)，減小實(shí)驗(yàn)誤差，增加人為的可控制性和可操作性獲得豐富的數(shù)據(jù)信息，使用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀察與處理可以清晰的獲得氣體熱力學(xué)狀態(tài)參量的變化過(guò)程，通過(guò)曲線的擬合可知，系統(tǒng)的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系更好的符合冪指數(shù)的關(guān)系，對(duì)壓強(qiáng)的緊密控制可以使實(shí)驗(yàn)者更為精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，從而大大減小實(shí)驗(yàn)誤差，為熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 目前的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)空氣比熱容比的測(cè)量采用Clement-Desormes裝置，傳統(tǒng)測(cè)量空氣比熱容比的方法實(shí)驗(yàn)誤差較大，而且一些人為因素?zé)o法得到較好的消除。本課題通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究獲得了大量可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及在原有儀器加入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、壓力傳感系統(tǒng)、溫度傳感系統(tǒng)等從而獲得大量可靠的實(shí)驗(yàn)信息。既提高了實(shí)驗(yàn)的精確性，同時(shí)也保留了本實(shí)驗(yàn)的特色。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本課題在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器及方法的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作方法、數(shù)據(jù)采集、處理及實(shí)驗(yàn)儀器等進(jìn)行改進(jìn)，減小實(shí)驗(yàn)誤差，增加人為的可控制性和可操作性，獲得豐富的數(shù)據(jù)信息，使用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀察與處理可以清晰的獲得氣體熱力學(xué)狀態(tài)參量的變化過(guò)程，對(duì)壓強(qiáng)的緊密控制可以使實(shí)驗(yàn)者更為精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，既提高了實(shí)驗(yàn)的精確性，同時(shí)也保留了本實(shí)驗(yàn)的特色。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本課題通過(guò)數(shù)據(jù)的大量采集得到有效的實(shí)驗(yàn)范圍，通過(guò)儀器的改進(jìn)大大減小實(shí)驗(yàn)誤差，為熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)確，物理意義清晰，是一個(gè)較好的綜合性實(shí)驗(yàn)示例，為實(shí)驗(yàn)教師提供科學(xué)靠可得理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為學(xué)生開(kāi)設(shè)本實(shí)驗(yàn)提供測(cè)量數(shù)據(jù)精度的最佳方案、思路和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，減小誤差，加深對(duì)氣體的摩爾熱容量或摩爾熱容比的認(rèn)識(shí)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 氣體的比熱容比是一個(gè)重要的熱力學(xué)參量，傳統(tǒng)的測(cè)量空氣比熱容比的實(shí)驗(yàn)誤差較大，而且一些人為因素?zé)o法得到較好的消除。本文在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，增加人為的可控制性和可操作性獲得豐富的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)改變不同的客觀條件，得到各個(gè)不同條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，找到減小誤差的方法和途徑，最終確定可行的實(shí)驗(yàn)條件，從而大大減小實(shí)驗(yàn)誤差，為實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生提供可靠的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
獲獎(jiǎng)情況
- 發(fā)表于《甘肅科技縱橫》期刊
鑒定結(jié)果
- 已經(jīng)發(fā)表
參考文獻(xiàn)
- [1] 傳感器在測(cè)量空氣比熱容比實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù), 2004年04期 [2] 利用單片微機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)“空氣比熱容比”實(shí)驗(yàn)的過(guò)程控制,天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) , 1999年02期
同類(lèi)課題研究水平概述
- 空氣比熱容比測(cè)量（即氣體絕熱指數(shù)測(cè)量）是普通物理教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)被列入高校普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中。國(guó)內(nèi)外一些普通物理實(shí)驗(yàn)教材中對(duì)氣體比熱比值的測(cè)量都有介紹，大多用開(kāi)口U型水銀壓力計(jì)或水壓力計(jì)測(cè)量氣體壓強(qiáng)，用水銀溫度計(jì)測(cè)量溫度，由于壓強(qiáng)測(cè)量準(zhǔn)確度不高，所以測(cè)量結(jié)果是比較粗略的，實(shí)驗(yàn)誤差較大。 本實(shí)驗(yàn)在目前國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)方法仍舊比較的單一和落后，主要由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)的本身的缺陷和國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)裝置的智能化程度不高，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差較大。國(guó)外目前有通過(guò)單晶片控制的智能化較高的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)使用這種裝置，能比較大的程度上提高實(shí)驗(yàn)的精確度，很值得我們的借鑒和學(xué)習(xí)。 現(xiàn)在我國(guó)的學(xué)生有較為扎實(shí)的理論知識(shí)的功底但是很缺乏動(dòng)手的能力，如此發(fā)展下去只能是紙上談兵，終究不能做出實(shí)際的成果來(lái)，所以本實(shí)驗(yàn)的發(fā)展趨勢(shì)既是既要提高實(shí)驗(yàn)的精確性，也要同時(shí)保留甚至應(yīng)該更加渲染本實(shí)驗(yàn)的特色。要提高實(shí)驗(yàn)的精確性，就要提高實(shí)驗(yàn)裝置的智能化，但是在提高實(shí)驗(yàn)裝置的智能化的同時(shí)不能壓縮實(shí)驗(yàn)步驟，只要是能夠體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)思想精髓的步驟要統(tǒng)統(tǒng)的保留，這樣才能在提高實(shí)驗(yàn)精確度的基礎(chǔ)上充分的鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。 本項(xiàng)目采用了數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用軟件，使壓力傳感器，溫度傳感器與數(shù)據(jù)接口相連接，并設(shè)置采樣頻率，然后快速提升活塞或壓縮活塞，計(jì)算機(jī)就按采樣頻率提升活塞或壓縮活塞，并可以顯示絕熱膨脹或壓縮過(guò)程的p-T曲線，得到數(shù)據(jù)后再用MATLAB程序進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線擬合便可以得到氣體的摩爾熱容量與摩爾熱容比的變化關(guān)系。 為了解決壓強(qiáng)變化過(guò)快的問(wèn)題，我們可將壓力傳感電子控制裝置應(yīng)用在閥門(mén)部位。現(xiàn)基本的思路是設(shè)計(jì)一個(gè)電路，電路與壓力傳感器相連，待到壓力傳感器的讀數(shù)高于或低于某一數(shù)值時(shí)電路可以自動(dòng)接通，驅(qū)動(dòng)位于閥門(mén)處的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置帶動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)合，這樣即可以實(shí)現(xiàn)壓強(qiáng)的電子控制，大大提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
