Лабораторная работа №8

“ Определение скорости распространения звука в твердых телах и модуля Юнга”

Цель работы: Опрелить скорость распространения звука в твердых телах, добившись резонансной частоты в твердых телах, добившись резонансной частоты в твердом стержне и расчитать и сравнить с табличным значением модуля Юнга.

Ход работы:

1. Измерить длину стержня линейкой.

2. Закрепить стержень в зажиме, установить зазор между датчиком, приемником и концами стержня не более 0,5 мм.

3. Включить в сеть звуковой генератор и осциллограф.

4. Изменяя частоту звукового генератора от О в сторону увеличения, добиться резонанса колебаний стержня.

5. Все результаты измерений и расчетов нужно представить в виде таблицы.

6. Сравнить полученные результаты с табличными.

Таблица №1

№ п/п	L, м	Р, кг/м3	, Гц	V, м/с	Ерасч, Н/м3	Етабл Н/м3
1	0,544	7700	4687	4125	2,03·1011	2,16·1011
2	0,530	8400	3139	2574	9,3·1010	1,18·1011

Вывод: Проведя два опыта с двумя различными стержнями мы видим, что: Е_расч≈ Е_табл.

Лабораторная работа №10

“Определение отношения теплоемкости воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме”.

Цель работы: Измерить отношение теплоемкости воздуха при постоянном давлении и теплоемкости воздуха при постоянном объеме.

Теоретическое введение:

Теплоемкость газа численно равна количеству теплоты, которое необходимо сообщить этому газу, чтобы увеличить его температуру на .

Для определения отношения теплоемкости при постоянном давлении Ср к теплоемкости при постоянном объеме Cv следует рассмотреть процесс, где это отношение играет существенную роль. Таким процессом является адиабатический процесс, описываемый уравнением Пуассона:

(1)

либо

(2)

здесь Р- давление газа ([Р] = Па), V - объем газа ([v] = м3)

и (3)

Для идеального газа

(4)

Здесь - количество степеней свободы молекулы рассматриваемого газа, т.е. число координат, достаточное для фиксации положения молекулы в пространстве между рассматриваемым газом и окружающей средой. В реальных условиях осуществить полную теплоизоляцию невозможно. Однако на практике пользуются тем фактом, что установление равновесного давления протекает очень быстро - за доли секунды, а на выравнивание температуры требуются минуты. Следовательно, осуществления процесса близкого к адиабатическому быстро изменяют давление в газе.

При адиабатическом процессе первое начало термодинамики (закон сохранения энергии) имеет следующий вид:

(5)

- изменение внутренней энергии газа (U –суммарная, механическая энергия всех молекул газа ([U] = Дж), А - работа при адиабатическом расширении либо сжатии ([А] = Дж).

Если газ расширяется, то А > 0, следовательно, соглао уравнению (5) внутренняя энергия уменьшается температура газа Т понижается. При сжатии газа А - имеет место обратный эффект.

Если газ расширяется изобарически (при постоями давлении), то согласно первому началу термодинамики

(6)

Количество теплоты Q, полученное газом, расходуется на изменение внутренней энергии и совершение работы А ([Q] = Дж).

Если же процесс изохорический (при постоянном объеме), то работа А = 0 и по первому закону гермодинамики:

(7)

Тепло расходуется лишь на изменение внутренней энергии. Если в обоих случаях температура изменилась больше на величину совершенной работы А.

Если мы имеем один моль газа, то работа:

A=R (8)

Где R – универсальная газовая постоянная .

Полученный нами вывод, что Ср >Cv согласуется с соотношением (4) (9)

Так как в дальнейшем нам понадобиться уравнение изобарического и изохорического процессов, напишем уравнение Менделеева - Клапейрона – уравнение состояния идеального газа:

(10)

m -масса газа, - масса моля газа.