Описание установки

Для измерения скорости звука служит модуль «Резонатор», изображенный на рис.5.

Модуль содержит металлическую трубу 1 и пульт 6. один конец трубы закрыт крышкой, а другой – динамиком 4 и микрофоном5. На трубу намотана нагревательная обмотка 2. В трубу ввернут датчик температуры 3. Динамик подключен к генератору гармонического сигнала, микрофон – к индикатору резонанса (оба устройства входят в состав пульта).

Пульт «Резонатора» содержит генератор с регулируемой амплитудой и частотой (700-3000Гц), цифровой частотомер с4 – разрядным индикатором Н1, индикатор резонанса (светодиод) Н2, ручки регулировки частоты и амплитуды, органы коммутации. Электропитание всех устройств производится через разъем 7, подключаемый через кабель к разъему «Термостат» ИСТ-3.

И зменяя частоту сигнала, по максимумам амплитуды находят резонансные частоты ν₁ и ν₂ при различных температурах.

Рис.5. Модуль «Резонатор»

Порядок выполнения работы.

1. Подключить разъем 7 модуля «Резонатор» к разъему «Термостат» ИСТ – 3 черным кабелем «Тюльпан».

2. Включить ИСТ – 3 (тумблер «сеть» переключить в верхнее положение).

3. Ручки «Температура» и «Нагрев» повернуть против часовой стрелки до упора.

4. Нажать кнопку «Т₁» ИСТ – 3.

5. Ручку «Амплитуда» модуля «Резонатора» повернуть по часовой стрелке до упора, ручку «Частота» - против часовой стрелки до упора.

6. Записать в таблицу 1 показание t_комн.(в ⁰С) с цифрового индикатора ИСТ- 3.

7. По максимуму амплитуды, регистрируемой индикатором Н2 (рис.5), определить резонансные частоты для двух гармоник при комнатной температуре, плавно вращать ручкой «Частота» по часовой стрелке. Результаты записать в таблицу 1.

8. Включить нагреватель (тумблер «ВКЛ» на ИСТ – 3 поднять вверх).

9. Ручкой «Нагрев» установить напряжение (– 18 – 20)В.

10. Задать нужные значения температуры регулятором «Температура» системы ИСТ – 3. (Начиная с 40 ⁰С до 80 ⁰С). Если температура датчика приближается к установленной регулятором «Температура», то включается режим термостатирования. При этом светятся два индикатора зеленый Н2 и красный Н3. Рост температуры прекращается.

11. Записать показания температуры с цифрового индикатора ИСТ – 3 в таблицу 1.

12. Повторить для данной температуры п. 7.

13. Аналогичные измерения провести для 3 – 5 – ти значений температуры t(⁰С).

14. По формуле (22) рассчитать скорость звука . Результаты записать в таблицу 1.

15. По формуле (13) определить показатели адиабаты воздуха, занести в таблицу 1.

16. Сравнить полученные практические значения ﻻ с теоретическим ﻻ_т= , где i – число степеней свободы, для воздуха принять i=5.

17. Объяснить расхождения в значениях ﻻ и ﻻ_т.

Примечание. При нагрузке источника питания нагревателя загорается индикатор «Амплитуда» на ИСТ – 3 и раздается непрерывный звуковой сигнал. Для сброса режима защиты нужно снизить до нуля и вновь восстанавливать напряжение питания регулятором «Нагрев» или выключить и вновь включить питание.

Таблица 1. Результаты измерений.

t,0C	(комн.)
1,Гц
2,Гц
,м/c
ﻻ

l=0.18 м – длина трубки (резонатора);

М=29 10^-3 - молярная масса воздуха;

R=8.31 - универсальная газовая постоянная.