ФИЗИКА3 БОЛЬШЕ ГОТОВОГО1 / 1-st / Механика / 19 / Лаба 19(12)
.doc
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: Определить отношение теплоёмкости при постоянном давлении
к теплоёмкости при постоянном объёме методом стоячей
звуковой волны.
Выполнил: студент гр. ТО-02 ___________ /Авраамов В. С./
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________
Дата: __________________
ПРОВЕРИЛ:
Руководитель: доцент __________ /Сырков А. Г./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2002 год.
Цель работы - определить = Cp/CV методом стоячей звуковой волны.
Краткое теоретическое обоснование.
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.
Рабочие формулы.
= 2
=
(1)
- длина бегущей звуковой волны [м]
- среднее расстояние между пучностями [м]
-фазовая скорость волны
- частота колебаний [Гц]
-отношение теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха
- молярная масса газа [моль]
R - универсальная газовая постоянная [8,31 Дж/(мольК)]
T - абсолютная температура [K]
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 ,м |
,м |
м |
м/с |
|
1-ый опыт |
1000 |
0,6 |
0.16 |
0,33 |
330 |
1,28 |
0.435 |
||||||
0.17 |
||||||
0.265 |
||||||
2-ой опыт |
1250 |
0,5 |
0.135 |
0,27 |
330,2 |
1,281 |
0.365 |
||||||
0.13.5 |
||||||
0.23 |
||||||
3-ий опыт |
1500 |
0.545 |
0.115 |
0,23 |
328.4 |
1,268 |
0.43 |
||||||
0.115 |
||||||
0,315 |
||||||
средние |
|
|
=0,187 |
|
Т=297 К |
Расчет по формулам:
Вывод:
Данная установка позволяет давольно точно вычеслить скорость распространения звуковых колебаний. А подставив получившееся значения в формулу (1) можно определить отношение теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха, что и является целью работы.
-