Laba_11

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский горный университет

Отчёт по лабораторной работе № 11

По дисциплине: физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение отношения теплоемкости воздуха при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме методом стоячей волны.

Выполнил: студент гр. СПС-18 ______________ /Емельянова А.Ю./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

ОЦЕНКА: ____________

Дата: ______ ____

ПРОВЕРИЛ: Доцент ____________ /Фицак В.В./

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2018 год

1.Цель работы: определить методом стоячей звуковой волны.

2.Краткое теоретическое обоснование:

• Физические явления, изучаемые в работе:

В основе эксперимента лежит явление наложения двух волн с одинаковой частотой и амплитудой. При их наложении образуется волна называющаяся стоячей. В определенных точках амплитуда стоячей волны равна сумме амплитуд обоих колебаний и имеет максимальное значение; такие точки называются пучностями. В других точках результирующая амплитуда равна нулю, такие точки называются узлами

• Физические величины и их определения.

R - универсальная газовая постоянная, численно равная работе, совершаемой одним молем идеального газа при изобарном повышении температуры на один градус Кельвина. R = 8,31 Дж/(моль·К).

C_p - теплоёмкость газа при постоянном давлении, [C_p] = Дж/(моль·К);

C_V - теплоёмкость газа при постоянном объёме, [C_V] = Дж/(моль·К);

р - давление газа, [р] = Па;

V - объём газа, [V] = м³.

• Основные физические законы.

Адиабатический закон (процесс)

Адиабатический процесс - процесс, происходящий в термодинамической системе при отсутствия теплообмена с окружающими телами (Q = 0).

Уравнение адиабатического процесса:

. γ - отношение теплоёмкости газа при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме (γ - коэффициент Пуассона - величина безразмерная)

3.Схема установки:

В экспериментальную установку входят: стеклянная труба, в которой создаётся стоячая волна, звуковой генератор (ЗГ), микроамперметр, частотомер (Ч). В стеклянную трубу вмонтированы неподвижный микрофон (М) и телефон (Т), который может свободно перемещаться вдоль оси трубы.

4.Расчетные формулы:

1) Коэффициент Пуассона

 - молярная масса газа, =0,29 кг/моль;

R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/(моль·К);

T - температура среды, [T] = К;

2) Скорость волны

V - скорость распространения волны, [V] = м/с;

 - частота колебаний, [] = Гц;

 - длина бегущей звуковой волны, [] = м;

3) Длина бегущей волны

- разность между двумя соседними отсчетами, [ ] = м.

5.Формулы погрешности косвенных измерений:

6.Таблицы:

Таблица №1. Запись результатов измерений.

Номер опыта:		υ	ℓк	ℓn-ℓn-1	λ	V	γ	Т
Размерность (СИ):		Гц	см	см	см	м/с	-	К
1	1	1000	17	16,8	33,6	336	1,34	293,1
	2		34
	3		50,5
2	1	1200	14	14,3	28,6	343,2	1,4
	2		28
	3		43
	4		57
3	1	1400	25	12,3	24,6	344,4	1,41
	2		37
	3		50
	4		62
4	1	1600	21,5	10,8	21,6	345,6	1,42
	2		32
	3		38
	4		47,7
	5		57
5	1	1800	19	9,5	19	342	1,39
	2		28,5
	3		38
	4		47,7
	5		57

Таблица №2. Технические данные приборов.

№	Название прибора	Пределы измерений	Число делений	Цена деления	Класс точности	Абсолютная приборная погрешность
1	Стеклянная трубка	0-760	7600	1мм		1 мм
2	Генератор сигналов низкочастотный	1000-1800	40	20Гц		10Гц

7.Пример расчета результатов эксперимента.

1)

λ = 2\3·((17-0)+(34-17)+(50,5-34)) = 33,6 см

2)

V = 0,336·1000= 336 м/с

3)

γ = 0,029·336²/8,31·293,1=1,34

8.Погрешности прямых измерений:

9. Вычисление погрешности косвенных измерений:

Δγ₁=(2·1/170+2·1/1000+0,1/293,1)·1,37=0,0193 0,02

10.Анализ полученных результатов:

В эксперименте был определён коэффициент Пуассона γ = 1,37 ± 0,02 с помощью замеров расстояния между пучностями стоячей волны, что соответствует теоретическим значения γ, который изменяется от 1,36 до 1,45.

5