基本信息
- 項目名稱：
- 空氣比熱容比測定實驗的研究及儀器改進探究
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 氣體的比熱容比是一個重要的熱力學參量，也叫泊松比。測定比熱容比在絕熱過程的研究中有許多應用，在處理熱力學過程及熱力學方程中經(jīng)常用到。傳統(tǒng)測量空氣比熱容比的方法實驗誤差較大，而且一些人為因素無法得到較好的消除。本課題在傳統(tǒng)實驗儀器及方法的基礎上，對實驗操作方法、數(shù)據(jù)采集、處理及實驗儀器等進行改進，減小實驗誤差，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，為熱學實驗教師和學生提供可靠的實驗依據(jù)。
- 詳細介紹：
- 氣體的比熱容比是一個重要的熱力學參量，也叫泊松比。測定比熱容比在絕熱過程的研究中有許多應用，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，在處理熱力學過程及熱力學方程中經(jīng)常用到。傳統(tǒng)測量空氣比熱容比的方法實驗誤差較大，而且一些人為因素無法得到較好的消除。本課題在傳統(tǒng)實驗儀器及方法的基礎上，對實驗操作方法、數(shù)據(jù)采集、處理及實驗儀器等進行改進，減小實驗誤差，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，使用計算機數(shù)學處理軟件對數(shù)據(jù)的實時觀察與處理可以清晰的獲得氣體熱力學狀態(tài)參量的變化過程，通過曲線的擬合可知，系統(tǒng)的壓強與溫度的關系更好的符合冪指數(shù)的關系，對壓強的緊密控制可以使實驗者更為精確的測量數(shù)據(jù)，從而大大減小實驗誤差，為熱學實驗教師和學生提供可靠的實驗依據(jù)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目前的大學物理實驗對空氣比熱容比的測量采用Clement-Desormes裝置，傳統(tǒng)測量空氣比熱容比的方法實驗誤差較大，而且一些人為因素無法得到較好的消除。本課題通過大量的實驗研究獲得了大量可靠的實驗數(shù)據(jù)，以及在原有儀器加入計算機系統(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驗信息。既提高了實驗的精確性，同時也保留了本實驗的特色。
科學性、先進性及獨特之處
- 本課題在傳統(tǒng)實驗儀器及方法的基礎上，對實驗操作方法、數(shù)據(jù)采集、處理及實驗儀器等進行改進，減小實驗誤差，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，使用計算機數(shù)學處理軟件對數(shù)據(jù)的實時觀察與處理可以清晰的獲得氣體熱力學狀態(tài)參量的變化過程，對壓強的緊密控制可以使實驗者更為精確的測量數(shù)據(jù)，既提高了實驗的精確性，同時也保留了本實驗的特色。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本課題通過數(shù)據(jù)的大量采集得到有效的實驗范圍，通過儀器的改進大大減小實驗誤差，為熱學實驗教師和學生提供可靠的實驗依據(jù)。實驗方法準確，物理意義清晰，是一個較好的綜合性實驗示例，為實驗教師提供科學靠可得理論和實驗依據(jù)，為學生開設本實驗提供測量數(shù)據(jù)精度的最佳方案、思路和實驗設備，進一步提高實驗結果的準確性，減小誤差，加深對氣體的摩爾熱容量或摩爾熱容比的認識。
學術論文摘要
- 氣體的比熱容比是一個重要的熱力學參量，傳統(tǒng)的測量空氣比熱容比的實驗誤差較大，而且一些人為因素無法得到較好的消除。本文在傳統(tǒng)實驗方法的基礎上進行實驗研究，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，通過改變不同的客觀條件，得到各個不同條件下的實驗結果，找到減小誤差的方法和途徑，最終確定可行的實驗條件，從而大大減小實驗誤差，為實驗教師和學生提供可靠的理論和實驗依據(jù)。
獲獎情況
- 發(fā)表于《甘肅科技縱橫》期刊
鑒定結果
- 已經(jīng)發(fā)表
參考文獻
- [1] 傳感器在測量空氣比熱容比實驗中的應用,實驗科學與技術, 2004年04期 [2] 利用單片微機實現(xiàn)對“空氣比熱容比”實驗的過程控制,天津輕工業(yè)學院學報 , 1999年02期
同類課題研究水平概述
- 空氣比熱容比測量（即氣體絕熱指數(shù)測量）是普通物理教學中的一個重要實驗，已經(jīng)被列入高校普通物理實驗教學大綱中。國內(nèi)外一些普通物理實驗教材中對氣體比熱比值的測量都有介紹，大多用開口U型水銀壓力計或水壓力計測量氣體壓強，用水銀溫度計測量溫度，由于壓強測量準確度不高，所以測量結果是比較粗略的，實驗誤差較大。 本實驗在目前國內(nèi)的實驗方法仍舊比較的單一和落后，主要由于實驗設計時的本身的缺陷和國內(nèi)的實驗裝置的智能化程度不高，導致實驗結果的誤差較大。國外目前有通過單晶片控制的智能化較高的實驗裝置，通過使用這種裝置，能比較大的程度上提高實驗的精確度，很值得我們的借鑒和學習。 現(xiàn)在我國的學生有較為扎實的理論知識的功底但是很缺乏動手的能力，如此發(fā)展下去只能是紙上談兵，終究不能做出實際的成果來，所以本實驗的發(fā)展趨勢既是既要提高實驗的精確性，也要同時保留甚至應該更加渲染本實驗的特色。要提高實驗的精確性，就要提高實驗裝置的智能化，但是在提高實驗裝置的智能化的同時不能壓縮實驗步驟，只要是能夠體驗實驗思想精髓的步驟要統(tǒng)統(tǒng)的保留，這樣才能在提高實驗精確度的基礎上充分的鍛煉學生的動手能力。 本項目采用了數(shù)據(jù)采集的應用軟件，使壓力傳感器，溫度傳感器與數(shù)據(jù)接口相連接，并設置采樣頻率，然后快速提升活塞或壓縮活塞，計算機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程的p-T曲線，得到數(shù)據(jù)后再用MATLAB程序進行數(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系。 為了解決壓強變化過快的問題，我們可將壓力傳感電子控制裝置應用在閥門部位?，F(xiàn)基本的思路是設計一個電路，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)值時電路可以自動接通，驅動位于閥門處的機械聯(lián)動裝置帶動閥門的開合，這樣即可以實現(xiàn)壓強的電子控制，大大提高實驗數(shù)據(jù)的準確性。
