1 курс. Солянка / физика / лабы / 10 / lab_10

Лабораторная работа №10

Выполнил:

Группа:

Проверил:

Определение отношения теплоемкостей C_p/C_v методом звуковых стояих волн

Цель работы – определение коэффициента Пуассона для воздкха при комнатной температуре.

1. Теория работы

Количество теплоты, необходимое для изменения температуры массы некоторого вещества на величину , определяется соотношением

(0.1)

где величина называется молярной теплоемкостью.

Важное значение в теории идеального газа имеет коэффициент Пуассона

(0.2)

где и - теплоемкости газа при постоянном давлении и постоянном объеме, соответственно. Можно показать, что

(0.3)

где - число степеней свободы молекулы. В частности, для одноатомного газа , а для двухатомного .

В данное работе определение величины сводится к измерению скорости распространения звуковых волн в газе. При распространении звука происходит сжатие и расширение газа с частотой порядка . Поскольку эти процессы протекают очень быстро, то теплообмен между различными областями звуковой волны отсутствует. Процессы такого типа называются адиабатическими и для идеального газа описываются уравнением

(0.4)

Как следствие, скорость звука в газе зависит от коэффициента . Можно получить, что

(0.5)

где - абсолютная температура; - молярная масса газа, - универсальная газовая постоянная.

Уравнение плоской стоячей волны имеет вид

(0.6)

где - длина волны; - циклическая чистота. Из (0.6) следует, что расстояние между соседними пучностями или узлами равно

Определив длину волны , можно найти скорость звука , которая связана с его частотой соотношением

(0.8)

Тогда при известной температуре можно по формуле (0.5) найти коэффициент Пуассона

2. Результаты измерений

Уровень воды в цилиндре

#
	0,039	0,037	0,040	0,042	0,041	0,039
	0,127	0,135	0,129	0,130	0,134	0,131
	0,280	0,279	0,280	0,281	0,277	0,279
	0,390	0,391	0,392	0,389	0,390	0,390
	0,492	0,498	0,497	0,500	0,497	0,496

3. Расчет

Расстояние

Скорость звука находим по формуле

Коэффициент Пуассона рассчитываем по формуле (0.5)

4. Расчет погрешнойстей

5. Результаты