一、实验目的
1． 了解气体比热容测定装置的基本原理和构思。
2． 熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。
3． 掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。
4． 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验类型
综合性实验
三、实验仪器
实验所用的设备和仪器仪表由风机、流量计、比热仪本体、电工率调节测量系统共四部分组成，实验装置系统如图1-1所示。装置中采用湿式流量计测定气流流量，气流流量用调节阀1调整。
流量计出口的恒温槽2用以控制测定仪器出口气流的温度。装置可以采用小型单级压缩机或其它设备作为气源设备，并用钟罩型气罐5维持供气压力稳定。
比热容测定仪本体（图1-2）由内壁镀银的多层杜瓦瓶2、进口温度计1和出口温度计8（铂电阻温度计或精度较高的水银温度计）、电加热器3和均流网4、绝缘垫5、旋流片6和混流网7组成。气体自进口管引入，进口温度计1测量其初始温度，离开电加热器的气体经均流网4均流均温，出口温度计8测量加热终了温度，后被引出。该比热仪可测300℃以下气体的定压比热。
图2-2 比热容测定仪结构原理图
1-进口温度计；2-多层杜瓦瓶；3-电加热器；4-均流网；5-绝缘垫；6-旋流片；7-混流网；8-出口温度计
四、实验原理
根据热力学第一定律解析式，对可逆过程有：
（1-1）
定压时
（1-2）
此式直接由 的定义导出，故适用于一切工质。
在没有对外界作功的气体的等压流动过程中：
（1-3）
则气体的定压比热容可以表示为：
kJ/kg•℃ （1-4）
式中： ——气体的质量流量，kg/s；
——气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s。
由于比热随温度的升高而增大，在离开室温不很远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线形的，即可近似表示为：
（1-5）
则温度由 至 的过程中所需要的热量可表示为：
（1-6）
大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温度 加热到 时，其中水蒸气的吸热量为：
= kJ/s （1-7）
式中： ——气流中水蒸气质量，kg/s。
则干空气的平均定压比热容由下式确定：
（1-8）
式中： ——为湿空气气流的吸热量。
仪器中加热气流的热量（例如用电加热器加热），不可避免地因热辐射而有一部分散失于环境。这项散热量的大小决定于仪器的温度状况。只要加热器的温度状况相同，散热量也相同。因此，在保持气流加热前的温度仍为 和加热后温度仍为 的条件下，当采用不同的质量流量和加热量进行重复测定时，每次的散热量应当是一样的。于是，可在测定结果中消除这项散热量的影响。设两次测定时的气体质量流量分别为 和 ，加热器的加热量分别为 和 ，辐射散热量为 ，则达到稳定状况后可以得到如下的热平衡关系
两式相减消去 项，得到
kJ/kg•℃ （1-9）
五、实验内容和要求
（一）实验内容
1.开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流量计出口空气的干球温度 和湿球温度 。
2.将温度计插回流量计，重新调节流量，使它保持在额定值附近，逐渐提高电压，使出口温度计读数升高到预计温度。
3.待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏即可视为稳定），读出下列数据：
a） 10升气体通过流量计所需时间 （s）；
b） 比热仪进口温度 （℃）、出口温度 （℃）；
c） 大气压力计读数 （kPa），流量计中气体表压 （mmH2O）；
d） 电热器的功率 （W）。
4.根据流量计出口空气的干球温度 和湿球温度 确定空气的相对湿度 ，根据 和干球温度从湿空气的焓-湿图（工程热力学附图）中查出含湿量 （g/kg干空气）。
（二）实验要求
1．每小时通过实验装置空气流量：
（m3/h） （1-10）
式中： ——每10升空气流过所需时间，s；
可以得出干空气质量流量的计算式：
kg/h （1-11）
2.水蒸气的流量：
kg/h （1-12）
3．利用 kJ/kg•℃计算干空气的平均定压质量热容。
六、注意事项
1、切勿在无气流通过的情况下使电热器投入工作，以免引起局部过热而损坏比热仪主体。
2、输入电热器的电压不得超过220V，气流出口最高温度不得超过300℃。
3、加热和冷却要缓慢进行，防止温度计和比热仪主体因温度骤升和骤降而破裂。
4、停止实验时，应先切断电热器。让风机继续运行十五分钟左右（温度较低时可适当缩短）。
