Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
33
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
121.34 Кб
Скачать

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра общей и технической физики

Отчёт по лабораторной работе №19.

По дисциплине: Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Определение отношения теплоёмкости при постоянном давлении

к теплоёмкости при постоянном объёме методом стоячей

звуковой волны.

Выполнил: студент гр. ЭР-05-1 ___________ /Яковлев П.В./

(подпись) (Ф.И.О.)

Дата: 21.10.2005

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель: доцент __________ /Пщелко Н.С./

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2005 год.

Цель работы - определить  = Cp/CV методом стоячей звуковой волны.

Краткое теоретическое содержание:

Стоячие волны возникают при отражении волн от преград. Волна отражается от преграды, а другая бежит ей навстречу. Они налагаются друг на друга и дают стоячую волну. Неподвижные точки стоячей волны - узлы, места наибольшей амплитуды колебаний - пучность.

Адиабатический процесс - процесс, происходящий в термодинамической системе при отсутствия теплообмена с окружающими телами (Q = 0).

Уравнение адиабатического процесса:

. γ - отношение теплоёмкости газа при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме (γ - коэффициент Пуассона - величина безразмерная). Также эту величину можно записать при помощи степеней свободы: γ , где i - количество независимых переменных, для определения положения системы в пространстве. В звуковой волне сжатия или расширения газа следуют друг за другом так часто, что смежные участки среды не успевают обмениваться теплом

γ>1 так как согласно уравнению Майера: Cp - CV = R.

R - универсальная газовая постоянная, численно равная работе, совершаемая одним молем идеального газа при изобарном повышении температуры на один градус Кельвина. R = 8,31 Дж/(моль·К).

Cp - теплоёмкость газа при постоянном давлении, [Cp] = Дж/(моль·К);

CV - теплоёмкость газа при постоянном объёме, [CV] = Дж/(моль·К);

р - давление газа, [р= Па;

V - объём газа, [V= м3.

Основные расчетные формулы:

- молярная масса газа, =0,29 кг/моль;

R - универсальная газовая постоянная,

R=8,31 Дж/(моль·К);

T - температура среды, [T= К;

V - скорость распространения волны, [V= м/с;

- частота колебаний, [= Гц;

- длина бегущей звуковой волны, [= м;

- разность между двумя соседними отсчетами, [= м.

Схема установки.

В экспериментальную установку входят: стеклянная труба, в которой создаётся стоячая волна, звуковой генератор (ЗГ), микроамперметр, частотомер (Ч). В стеклянную трубу вмонтированы неподвижный микрофон (М) и телефон (Т), который может свободно перемещаться вдоль оси трубы.

Звуковой генератор вырабатывает синусоидальное напряжение звуковой частоты, которое подается на телефон. Переменный ток приводит в колебательное движение мембрану телефона, являющуюся излучателем звуковой волны. Отражённая от противоположной стенки трубы волна движется навстречу излучаемой, и происходит их наложение. В результате в трубе возникает стоячая звуковая волна. В телефоне происходит преобразование механической энергии волны в энергию электрического тока, величина которого измеряется микроамперметром. Частота звуковой волны устанавливается лимбом на генераторе, точное значение частоты измеряется частотомером. При перемещении телефона вдоль трубы ток в цепи микрофона будет меняться от минимального, когда микрофон попадает в узел, до максимального, когда он попадает в пучность. Таким образом, следя за показаниями микроамперметра, можно найти положения нескольких пучностей стоячей волны и вычислить ее длину.

Таблица измерений.

№ опыта

Гц

lk ,мм

, мм

мм

м/с

1-ый опыт

1000

60

16

33

34

330

340

1,34

1,37

43

17

26

2-ой опыт

1250

50

15

30

25

360

320

1,39

1,39

36

12

23

3-ий опыт

1500

54

11

24

24

328.4

328.6

1,30

1,40

43

11

31

Погрешность прямых измерений

Δℓn = 5

Δ(ℓn-ℓn-1) = 1 среднее=0.187

Т=297 +-0.1K

Пример проведения расчетов:

Опыт 1:

; λ 2·(430-160) = 261 мм

; V 330·1000·10-3 = 330 м/с

; γ = 0,29·3302/8,31·297=1,34

Пример расчета максимальной погрешности косвенных измерений.

Опыт 1:

Δγ1=(2·1/170+2·1/1000+0,1/297)·1,355=0,02

Средняя максимальная погрешность:

;

Окончательный результат определения показателя адиабаты:

Вывод:

В эксперименте был определён коэффициент Пуассона γ = 1,40 ± 0,03 с помощью замеров расстояния между пучностями стоячей воды, что соответствует теоретическим значения γ, который изменяется от 1 до 1,67.

- 4 -

Соседние файлы в папке Механика