ФИЗИКА3 БОЛЬШЕ ГОТОВОГО1 / 1-st / Механика / 19 / №19 / 19+
.DOC
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Отчёт по лабораторной работе № 19
По дисциплине: Физика
Тема: Определение отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха методом стоячей волны
Выполнил: студент гр. НГ-02 ____________ /Нгуен Тху Хьен/
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________
Дата: 03.03.03
ПРОВЕРИЛА:
Руководитель: ____________ /Смирнова Н. Н./
(подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2003
Цель работы - определить = Cp/CV методом стоячей звуковой волны.
Схема установки :
Описание экспериментальной установки.
В экспериментальную установку (рис.2) 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.
Звуковой генератор вырабатывает синусоидальное напряжение звуковой частоты, которое подается на телефон. Переменный ток приводит в колебательное движение мембрану телефона, являющуюся излучателем звуковой волны. Отражённая от противоположной стенки трубы волна движется навстречу излучаемой, и происходит их наложение. В результате в трубе возникает стоячая звуковая волна. В микрофоне происходит преобразование механической энергии волны в энергию электрического тока, величина которого измеряется микроамперметром. Частота звуковой волны устанавливается лимбом на генераторе, точное значение частоты измеряется частотомером. При перемещении телефона вдоль трубы ток в цепи микрофона будет меняться от минимального, когда микрофон попадает в узел, до максимального, когда он попадает в пучность. Таким образом, следя за показаниями микроамперметра, можно найти положения нескольких пучностей стоячей волны и вычислить ее длину.
Краткое теоритеческое содержание
-
Определения
-
- отношение теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоёмкости при постоянном объёме CV для воздуха.
-
Молярная теплоёмкость –Величина, определяемая количеством теплоты, необходимым для нагревания 1 моль вещества на 1 К, Дж/(моль.К)
-
Адиабатный процесс - Процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой.
2. Законы и соотношения, использованные в основе формулы метод
-
PV = const – уравнение Пуассона.
-
PV = RT – уравнение Клапейрона – Менделеева.
где Р – давление, Па.
V – объём, м3.
Т – абсолютная температура, К.
m – macca газа, кг
M – молярная масса газа, кг/моль.
R - универсальная газовая постоянная
R = 8,31 Дж/(мольК)
Основные расчётные формулы :
Длина бегущей звуковой волны
= 2
Фазовая скорость волны
=
Отношение теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоёмкости при постоянном объёме CV для воздуха.
где - молярная масса газа, при = 2,910-2 кг/моль (воздух)
R - универсальная газовая постоянная, при R = 8,31 Дж/(мольК)
T - абсолютная температура, при Т = 15 + 273 = 288 K
- частота колебаний, Гц
- среднее значение разности между соседними отсчётами, м
Результаты вычислений и измерений
Таблица 1.
Номер опыта |
кГц |
lk м |
lk м |
м |
м |
м/с |
|
1 |
1 |
0,60 |
|
|
|
|
|
2 |
|
0,42 |
0,18 |
|
|
|
|
3 |
|
0,26 |
0,16 |
0,17 |
0,34 |
340 |
1,40 |
4 |
1,5 |
0,54 |
|
|
|
|
|
5 |
|
0,43 |
0,11 |
|
|
|
|
6 |
|
0,32 |
0,11 |
0,11 |
0,22 |
330 |
1,32 |
7 |
1,8 |
0,49 |
|
|
|
|
|
8 |
|
0,39 |
0,10 |
|
|
|
|
9 |
|
0,31 |
0,08 |
0,09 |
0,18 |
324 |
1,27 |
Пример вычисления показателем адиабаты:
Разность между соседними отсчётами
lk = 0,60 – 0,42 = 0,18 (м)
Среднее значение разности между соседними отсчётами
= = 0,17 (м)
Длина бегущей звуковой волны
= 2= 2 . 0,17 = 0,34 (м)
Фазовая скорость волны
= = 0,34 . 1000 = 340 (м/с)
Отношение теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоёмкости при постоянном объёме CV для воздуха.
= = 1,40
Среднее значение отношения теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоёмкости при постоянном объёме CV для воздуха.
= = = 1,33
Вычисление погрешностей:
Мы знаем :
Но = 0 ; = 0 .
Поэтому : (1)
Мы знаем : =
= 2= 2( lk1 - lk2 )
и = 0
(2)
Мы знаем : (3)
Подставив уравнение(3), (2) в (1), получим :
Окончательные результаты
Вывод: Рассмотрели распространение звуковой волны в закрытой цилиндрической трубе, заполненой воздухом, научились определить = Cp/CV методом стоячей звуковой волны.