比较（1）、（3）两式，可得
kkpApAkpCpA?() ?pBpCpApB将上式两边取对数，可得
k?ln(pA/pB) （4）
ln(pA/pC)因此，只要测出A、B、C三个状态下的压力pA、pB、pC ，且将其代入（4）式，即可求得空气的绝热指数k 。
三、实验设备
本实验的实验设备如图2所示。实验时，通过充气阀对刚性容器进行充气，至状态A，由U形管差压计测得状态A的表压h A ( mmH2O )，如图3状态A，我们选取容器内一分气体作为研究对象，其体积为VA，压力为pA，温度为TA，假设通过排气阀放气，使其 压力与大气压被力相平衡，恰好此时的气体膨胀至整个容器（体积为VB），立即关闭排气阀，膨胀过程结束。因为PB = pa（大气压力），由于此过程进行得十分迅速，可忽略过程的热交换，因此可认为此过程为定量气体的绝热膨胀过程，即由状态A (pA、VA、TA)绝热膨胀至状态B (pB、VB、TB)。（注意VB等于容器体积，VA为一小于容器体积的假象体积）。处于状态B的气体，由于其温度低于环境温度，则刚性容器内的气体通过容器壁与环境交换热量，当容器内的气体温度与环境温度相等时，系统处于新的平衡状态C (pC、VC、TC)。若忽略刚性容器的体积变化，此过程可认为是定容加热过程。此时容器内气体的压力可由U形差压计测得hC ( mmH2O )。至此，被选为研究对象的气体，从A经过绝热膨胀过程至B，又经过定容加热过程至C，且状态A、C所处的温度同为环境温度，实现了图1中所示的过程。
图 2 实验设备示意图
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图 3 气体热力过程示意图
四、实验步骤
1.实验前，认真阅读实验指导书，了解实验原理
2.进入实验室后，参考实验指导书，对照实物熟悉实验设备。
3.实验中，由于对装置的气密性要求较高，因此，实验开始时，首先应检查装置的气密性。方法是，通过充气阀对刚性容器充气至状态A，使hA = 200 ( mmH2O )左右，过几分钟后观察水柱的变化，若不变化，说明气密性满足要求；若有变化，则说明装置漏气。此步骤一定要认真，否则，将给实验结果带来较大的误差，同时读出hA的值。
4.右手转动排气阀，在气流流出的声音“拍”消失的同时关上排气阀（此时，恰到好处，实验操作者在实验正式开始前要多练习几次）。
5.待U型管差压计的读数稳定后，读出hC（大约需5分钟左右的时间）。 6.重复上述步骤，多做几遍，将实验中采集的数据填在实验数据表格中，并求k值。
五、计算公式
如果将前述的（4）式直接用于实验计算的话，那是比较麻烦的。因此，针对我们的实验条件，现将（4）式进行适当的简化。
3 3
设U型管差压计的封液（水）的重度为γ= 9.81×10（N/m），实验时大气压力则
3
为pa≈10（mmH2O）。因此，状态A的压力可表示为pA= pa + hA，状态B的压力可表示为pB = pa，状态C的压力可表示为pC = pa + hC。将其代入（4）式得
pa?hAhln(1?A)papa （5） k??pa?hAhA?hClnln(1?)pa?hCpa?hCln实验中由于刚性容器的限制，一般取hA≈200（mmH2O），且hC?hA ，因此有
hC?pa?pa ，hA/pa1,(hA?hC)/(pa?hA)1 。
所以，按照近似的方法，（5）式可简化为
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k?hA/pahA? （6）
(hA?hC)/(pa?hC)hA?hC这即为利用本实验装置测定空气绝热指数k的简化（近似）计算公式。
六、实验数据记录和整理 室 温ta ＝ ℃ 大气压力pa ＝ mmHg 湿 度φ ＝ %。
实验数据记录表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∑ki/10 hA (mmH2O) hC (mmH2O) hA - hC k=hA/(hA-hC)
七、实验报告要求
1.预习实验报告，了解实验原理，熟悉实验方法，实验时认真动手操作。
2.书写实验报告，其内容除实验数据记录和整理外，还包括实验原理简述、实验设备简介和对实验结果的分析及讨论。
八、实验思考题
1.漏气对实验结果有何影响？
2.实验中，充气压力选得过大或过小，对实验结果有何影响？ 3.空气的湿度对实验结果有何影响？
4.在定容加热过程中，如何确定容器内的气体温度回到了初温？
5.若实验中，转动排气阀的速度较慢，这将对实验结果产生何种影响？ 6.本实验所选定的热力系对刚性容器而言是开口变质量热力系，请按开口系统导出（4）式。
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实验三 喷管试验—气体在喷管中流动性能的测定
一、实验目的和任务
1.巩固和验证有关喷管基本理论。熟悉不同形式喷管的机理，掌握气流在喷管中的流速、流量、压力变化的基本规律及有关测试方法。
2.对渐缩喷管和缩放喷管进行下列测定
(1)测定不同工况（初压P1不变，改变背压Pb）时气流在喷管中的流量M；绘制M—Pb曲线；比较最大流量Mmax的计算值和实测值；确定临界压力Pc。
(2)测定不同工况时气流沿喷管各截面（轴线位置x）的压力P的变化；绘制出一组P—x曲线；分析比较临界压力Pc的计算值和实验值；观察和记录Pc出现在喷管中的位置。
(3)将M—Pb曲线和P—x曲线相比较，分析异同点及原因。 二、实验原理
1.在稳定流动中，喷管任何截面上质量流量都相等。且不随时间变化。若初速度为0,流量大小可由下式决定
2k?1f2u2p2k?2kp1?p2kM??f2??()?()?
v2k?1v1?p1p1?式中：k—气体的绝热指数；
2
f2—喷管出口截面积，m;
3
v2—气体比体积，m/kg ;
p —压力，Pa。
下标符号：1指喷管入口，2指喷管出口。
若降低背压，使渐缩喷管的出口压力p2或缩放喷管的喉部压力降至临界压力pc时，喷管中的流量便达到最大值，相应的计算公式为
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