本實用新型屬于氣體檢測技術領域，具體是涉及一種可測量多種氣體比熱容比的裝置。

背景技術：

比熱容比是描述氣體熱力學性質的一個重要參數(shù)，定義為定壓比熱Cp與定容比熱Cv之比，通常用符號γ表示，即γ＝Cp/Cv。根據分子運動理論,γ的理論值為(n+2)/n,n為氣體分子微觀運動自由度的數(shù)目。當原子氣體分子只有三個平移運動自由度,即n＝3,故γ＝5/3。氬、氦等單原子氣體的γ實驗值(1.66)與此非常接近。在不太高的溫度下,雙原子氣體分子除有三個平動自由度外，還有兩個轉動自由度，即運動自由度n＝5,所以γ＝7/5。工程上常見的雙原子氣體,如氧、氮等分子在很寬的溫度范圍內的γ值也很接近此值。準確的實驗值隨溫度的上升而略有下降。

對于三原子氣體,分子運動的自由度至少有六個,故γ＝4/3或更小些，如二氧化碳(CO2)的γ值等于1.30。在空氣動力學中，空氣的γ值常取為1.40,噴氣發(fā)動機中的燃后氣體的γ值常取為1.33,火箭發(fā)動機中的燃后氣體的γ值則常取為1.25。

在實驗過程中，氣體的比熱容比有三個狀態(tài)需研究：打完氣穩(wěn)定后達到狀態(tài)I，放氣停止時達到狀態(tài)II，放氣結束儲氣瓶內氣體溫度升回室溫時達到狀態(tài)III。狀態(tài)I→狀態(tài)II是絕熱膨脹過程；狀態(tài)II→狀態(tài)III是等體吸熱過程。由實驗分別測得狀態(tài)I、狀態(tài)II、狀態(tài)III時研究對象的壓強值，多次測量，再根據公式計算出該氣體的比熱容比。但是在實驗中，無法準確把握放氣結束時關閉放氣閥門的時機，容易造成較大誤差，且放氣過程也只是近似看成絕熱過程；同時現(xiàn)有的測定裝置，主要適用于測定空氣，不適用于測定特定氣體。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型主要是解決上述現(xiàn)有技術所存在的技術問題，提供一種可測量多種氣體比熱容比的裝置。

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種可測量多種氣體比熱容比的裝置，包括把手、雙層氣缸和用絕熱材料制成的絕熱活塞，所述雙層氣缸采用雙層結構，中間抽成真空，其外層外壁上設有體積刻度表，所述絕熱活塞和把手連接，絕熱活塞設置在雙層氣缸內，且與雙層氣缸的內層內壁之間采用密封的方式連接，所述絕熱活塞的頂部連有兩根玻璃導管，玻璃導管的一端與絕熱活塞連通，且玻璃導管與絕熱活塞之間采用密封的方式連接，所述玻璃導管的另一端連有橡皮管，橡皮管與玻璃導管之間采用密封的方式連接，所述玻璃導管上還連有換氣閥門，換氣閥門與玻璃導管連通，所述絕熱活塞的底部連有溫度傳感器和氣體壓強傳感器。

使用上述比熱容比裝置的方法，具體為：

步驟(1)，打開換氣閥門，絕熱活塞往下壓到底，使雙層氣缸內的空氣排盡，然后關閉換氣閥門，隨后將橡皮管套在玻璃導管上；

步驟(2)，打開換氣閥門，將待測氣體依次通過橡皮管、玻璃導管和絕熱活塞充入雙層氣缸內，一邊充氣一邊往上拉把手，將絕熱活塞移動至某一個位置后，關閉換氣閥門，根據體積刻度表、溫度傳感器和氣體壓強傳感器上的讀數(shù)分別記錄下該待測氣體的體積V1、溫度T1、壓強值P1；

步驟(3)，拉動把手將絕熱活塞移動至另一個位置后，根據體積刻度表、溫度傳感器和氣體壓強傳感器上的讀數(shù)分別記錄下該待測氣體的體積V2、溫度T2、壓強值P2；

步驟(4)，對比觀察實驗數(shù)據可知，溫度T1和T2幾乎相等，根據公式P₁*V₁^γ＝P₂*V₂^γ即可計算出該氣體的比熱容比γ。

上述比熱容比裝置的實驗原理：利用熱力學公式P₁*V₁^γ＝P₂*V₂^γ和絕熱膨脹(壓縮)法測定待測氣體的比熱容比。由于在絕熱過程中P₁*V₁^γ＝常量，只需在絕熱過程中分別測得兩個狀態(tài)下待測氣體的壓強P和體積V，即可計算出該待測氣體的比熱容比。

本實用新型具有的有益效果：絕熱過程是通過絕熱活塞壓縮和提拉把手來實現(xiàn)，結構簡單，操作方便，誤差小，避免了因無法準確把握放氣結束時關閉換氣閥門的時機而產生的誤差。本實用新型雙層氣缸與絕熱活塞，絕熱活塞與玻璃導管之間密封連接，絕熱保溫性大大提升，絕熱過程短，誤差大大減小。同時本實用新型設有兩根玻璃導管和兩個換氣閥門，可同時導入兩種不同的氣體，從而測量按某比例混合的混合氣體的比熱容比。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種結構示意圖；

圖2是本實用新型的具體實施事例的示意圖。

圖中：1、把手；2、雙層氣缸；3、絕熱活塞；4、體積刻度表；5、玻璃導管；6、橡皮管；7、換氣閥門；8、溫度傳感器；9、氣體壓強傳感器；10、裝有氧氣的氣缸；11、裝有二氧化碳的氣缸；12、溫度傳感器的二次儀表；13、導線；14、壓強傳感器的二次儀表。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

實施例1：一種可測量多種氣體比熱容比的裝置，如圖1所示，包括把手、雙層氣缸和用絕熱材料制成的絕熱活塞，所述雙層氣缸采用雙層結構，中間抽成真空，其外層外壁上設有體積刻度表，所述絕熱活塞和把手連接，絕熱活塞設置在雙層氣缸內，且與雙層氣缸的內層內壁之間采用密封的方式連接，所述絕熱活塞的頂部連有兩根玻璃導管，玻璃導管的一端與絕熱活塞連通，且玻璃導管與絕熱活塞之間采用密封的方式連接，所述玻璃導管的另一端連有橡皮管，橡皮管與玻璃導管之間采用密封的方式連接，所述玻璃導管上還連有換氣閥門，換氣閥門與玻璃導管連通，所述絕熱活塞的底部連有溫度傳感器和氣體壓強傳感器。

使用上述比熱容比裝置的方法，具體為：步驟(1)，打開換氣閥門，絕熱活塞往下壓到底，使雙層氣缸內的空氣排盡，然后關閉換氣閥門，隨后將橡皮管套在玻璃導管上；步驟(2)，打開換氣閥門，將待測氣體依次通過橡皮管、玻璃導管和絕熱活塞充入雙層氣缸內，一邊充氣一邊往上拉把手，將絕熱活塞移動至某一個位置后，關閉換氣閥門，根據體積刻度表、溫度傳感器和氣體壓強傳感器上的讀數(shù)分別記錄下該待測氣體的體積V1、溫度T1、壓強值P1；步驟(3)，拉動把手將絕熱活塞移動至另一個位置后，根據體積刻度表、溫度傳感器和氣體壓強傳感器上的讀數(shù)分別記錄下該待測氣體的體積V2、溫度T2、壓強值P2；步驟(4)，對比觀察實驗數(shù)據可知，溫度T1和T2幾乎相等，根據公式P₁*V₁^γ＝P₂*V₂^γ即可計算出該氣體的比熱容比γ。

上述比熱容比裝置的實驗原理：利用熱力學公式P₁*V₁^γ＝P₂*V₂^γ和絕熱膨脹(壓縮)法測定待測氣體的比熱容比。由于在絕熱過程中P₁*V₁^γ＝常量，只需在絕熱過程中分別測得兩個狀態(tài)下待測氣體的壓強P和體積V，即可計算出該待測氣體的比熱容比。

絕熱過程是通過絕熱活塞壓縮和提拉把手來實現(xiàn)，結構簡單，操作方便，誤差小，避免了因無法準確把握放氣結束時關閉換氣閥門的時機而產生的誤差。本實用新型雙層氣缸與絕熱活塞，絕熱活塞與玻璃導管之間密封連接，絕熱保溫性大大提升，絕熱過程短，誤差大大減小。同時本實用新型設有兩根玻璃導管和兩個換氣閥門，可同時導入兩種不同的氣體，從而測量按某比例混合的混合氣體的比熱容比。

實施例2：一種可測量多種氣體比熱容比的裝置，如圖2所示，把手、橡皮管、玻璃導管、換氣閥門均采用實驗室常用儀器，絕熱活塞采用耐熱性好、導熱系數(shù)小、膨脹系數(shù)低的高級陶瓷合成材料制成，雙層氣缸采用絕熱玻璃制成，溫度傳感器采用電流型溫度傳感器AD590，該半導體溫度傳感器靈敏度高、線性好，采用四位半數(shù)字電壓表作為溫度傳感器的二次儀表，氣體壓強傳感器采用擴散硅壓力傳感器，采用三位半數(shù)字電壓表作為壓強傳感器的二次儀表，溫度傳感器和溫度傳感器的二次儀表通過導線連接，壓強傳感器和壓強傳感器的二次儀表通過導線連接。開始實驗時，先打開兩個換氣閥門，將絕熱活塞往下壓到底，使雙層氣缸內的空氣排盡，隨后關閉兩個換氣閥門；然后將其中一根橡皮管與裝有氧氣的氣缸相連，另一根橡皮管與裝有二氧化碳的氣缸相連；連接好后，打開兩個換氣閥門，按比例將氧氣和二氧化碳充入雙層氣缸內，一邊充氣一邊往上提拉把手，將絕熱活塞移動至某一個位置后，關閉換氣閥門，根據體積刻度表、溫度傳感器和氣體壓強傳感器上的讀數(shù)分別記錄下該待測氣體的體積V1、溫度T1、壓強值P1；拉動把手將絕熱活塞移動至另一個位置后，根據體積刻度表、溫度傳感器和氣體壓強傳感器上的讀數(shù)分別記錄下該待測氣體的體積V2、溫度T2、壓強值P2；對比觀察實驗數(shù)據可知，溫度T1和T2幾乎相等，根據公式P₁*V₁^γ＝P₂*V₂^γ，即可計算出混合氣體的比熱容比。

最后，應當指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限于上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應認為屬于本實用新型的保護范圍。