ФИЗИКА3 БОЛЬШЕ ГОТОВОГО1 / 1-st / Механика / 19 / №19 / 19 лаба

Министерство образования Российской Федерации

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

(технический университет)

Отчёт по лабораторной работе № 19

По дисциплине: Физика

Тема: Определение отношение теплоёмкости при постоянном давлении

к теплоёмкости при постоянном объёме методом стоячей

звуковой волны.

Выполнил: студент гр. НГ-03___ _____________ Ермолаев Д.В.

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Оценка: _____________

Дата: __________________

Проверил: ____________ Холодилов А.Н.

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2004 год

Цель работы -определить  = C_p/C_V 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

 = 

- величина безразмерная

- 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/(мольК)]

T - абсолютная температура [K]

- средняя арифметическая погрешность

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		lk					T
	Гц	м	м	м	м/с		К
1	1000	0,6	0,165	0,33	330	1,28	297
		0,435
			0,17
		0,265
2	1250	0,5	0,135	0,27	337,5	1,34
		0,365
			0,135
		0,23
3	1500	0,545	0,115	0,23	345	1,39
		0,43
			0,115
		0,315
Средние			= 0,138			1,33

Расчет по формулам:

 = 2

 = 

Конечный результат:

Вывод: При помощи данной экспериментальной установки можно довольно точно определить скорость распространения звуковых колебаний, используя которую можно вычислить необходимую величину . В ходе выполнения данной работы я выяснил, что данная величина больше единицы, т.е. теплоёмкость при постоянном давлении больше теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха.