ФИЗИКА3 БОЛЬШЕ ГОТОВОГО1 / 1-st / Механика / 19 / №19 / ла 19
.doc
Федеральное агентство по образованию
Российской федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального обучения
Санкт-Петербургский Государственный Горный Институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Отчёт по лабораторной работе № 19
По дисциплине: Физика
Тема: Определение отношения теплоемкости при постоянном давлении
к теплоемкости при постоянном объеме для воздуха методом
стоячей волны.
Выполнил: студент гр. НГ-04___ _____________ Гладков П.Д.
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: ассистент ____________ Чернобай В.И.
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2005
Цель работы:
определить методом стоячей звуковой волны.
Краткое теоретическое обоснование.
С точки зрения термодинамики процесс распространения звуковой волны в газе можно рассматривать как адиабатический (т.е. pV = const), так как изменение давления происходит так быстро, что смежные области среды не успевают обмениваться теплом. Поэтому для вычисления необходимо определить скорость распространения звуковых колебаний. В работе эта скорость определяется методом стоячей волны. Если в трубе, один конец которой закрыт, возбудить звуковые колебания, в ней в результате наложения двух встречных волн (прямой и отражённой) с одинаковыми частотами и амплитудами будут возникать стоячие волны. 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. Расстояние между ближайшим узлом и пучностью равно /4, где - длина бегущей звуковой волны. Таким образом, измерив расстояние между узлом и пучностью или между двумя ближайшими пучностями (/2), можно найти длину бегущей звуковой волны . Фазовая скорость волны рассчитывается через длину волны.
Схема установки.
ЗГ- звуковой генератор
Ч- частотомер
Т- телефон
М- микрофон
Основные расчетные формулы.
1. ,
где - среднее расстояние между двумя ближайшими пучностями, - длина волны.
2. ,
где - фазовая скорость волны, -частота колебаний.
3. ,
где μ- молярная масса газа, R- универсальная газовая постоянная, Т- абсолютная температура.
Формула для расчета погрешности.
,
где n- число опытов, γi- значение γ в каждом отдельном случае.
Физ. величина |
|
lk |
lk |
|
|
|
|
T |
||||
Ед. измерения
Номер опыта |
Гц |
м, 10-2 |
м, 10-2 |
м, 10-2 |
м, 10-2 |
м/с,
|
|
К |
|
|||
1 |
1000 |
59,2 |
17,2
|
17,3 |
17,25 |
34,5 |
345 |
1,4 |
297,2 |
1,42 |
||
42 |
||||||||||||
24,7 |
||||||||||||
2 |
1200 |
62,8 |
14,4 |
14,4 |
15,4 |
14,7 |
29,4 |
352 |
1,45 |
|||
48,4 |
||||||||||||
34 |
||||||||||||
19,4 |
||||||||||||
3 |
1400 |
52,5 |
12,5 |
12,4 |
12,6 |
12,5 |
25 |
350 |
1,44 |
|||
40 |
||||||||||||
27,6 |
||||||||||||
15 |
||||||||||||
4
|
1600 |
55,8 |
10,8 |
10,7 |
10,9 |
10,8 |
21,6 |
345,6 |
1,41 |
|||
45 |
||||||||||||
34,3 |
||||||||||||
23,4 |
||||||||||||
5 |
1800 |
58,5 |
9,9 |
9,4 |
9,6 |
9,63 |
19,3 |
347,4 |
1,42 |
|||
48,6 |
||||||||||||
39,2 |
||||||||||||
29,6 |
Таблица измерений и вычислений.
Таблица 1.
Δ=12,5Гц; Δ lk =5*10-4м; ΔТ=0,1К
R=8,31Дж/(моль*К); μ=2,9*10-2кг/моль.
Расчет результатов эксперимента.
Расчет значений для первого опыта таблицы 1:
=17,25*2=34,5*10-2 (м);
= 34,5*10-2*1000=345 (м/с);
=345*345*2,9*10-2/(8,31*297,2)=1,40.
Расчет погрешности:
=0,02
Окончательный ответ.
=1,42±0,02
Вывод.