氣體動力學理論：氣體的比熱

描述

P2.5.3.1 根據Rüchardt方法確定空氣的絕熱指數cp/cv

P2.5.3.2 使用氣體彈性共振裝置確定不同氣體的絕熱指數cp/cv

在絕熱狀態變化的情況下，氣體的壓力p 和體積V 顯示如下關係：

 

$p \cdot V^\gamma = \text{常數}$

 

其中，絕熱指數$\gamma$ 定義為

 

$\gamma = \frac{c_p}{c_V}$

​​

即相應氣體的比熱容cp​ 和cv 的比值。

實驗 P2.5.3.1 通過玻璃管中封裝氣體體積上蓋的球振盪週期來確定空氣的絕熱指數。球圍繞平衡位置振盪導致氣體的絕熱狀態變化。在平衡位置，由於重力和封閉氣體壓力產生的相反力相等。球偏離平衡位置導致壓力變化。

\(\Delta p = -\kappa \cdot p \frac{A \Delta x}{V}\)

 

\(f_0 = \frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{\gamma P A^2}{m V}}\)

 

在實驗 P2.5.3.2 中，使用氣體彈性共振裝置確定絕熱指數。在這裡，氣柱由一個磁活塞密封，通過交變電磁場激發強迫振盪。實驗的目的是找到系統的特徵頻率 f0​，即活塞振盪幅度最大的頻率。此實驗還可以使用二氧化碳和氮氣等其他氣體。