Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
40
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
160.77 Кб
Скачать

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.

В данной работе экспериментально было определено отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме для воздуха методом стоячей волны. В процессе работы было проведено 5 опытов, в каждом из которых (кроме первого) найдены 4 волновых пучности (для минимизации погрешности). Результатом проведенных опытов стало значение γ=1,42±0,02. Погрешность составила 1,4%, что говорит о высокой точности проведенных исследований и рабочей формулы. Так же выявлено, что значение γ при постоянном давлении больше значения этой же величины при постоянном объеме, а при значении температуры Т=422К эти значения станут равными между собой.
Соседние файлы в папке №19