При выполнении работы необходимо соблюдать требования инструкции по технике безопасности в лаборатории механики и следить за тем, чтобы уровень воды в стеклянной колбе B не поднялся выше ее самой.

Контрольные вопросы

1.Какова размерность плотности в системе СИ?

2.Какая из приведенных формул соответствует закону БойляМариотта:

	γ		P1	V1
PV=const;	PV	=const;		= V	?
			P
			2	2

3.Как выглядит график изотермического процесса в различных осях координат?

4.Как изменяется внутренняя энергия газа при изотермическом про-

цессе?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Трофимова Т. И. Курс физики: Учеб. пособ. для втузов. – М.:

Высш. шк., 1998, с. 83-84.

2.Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики: Учеб. пособ. для вту-

зов. – М.: Высш. шк., 2000, с. 110-112.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА ДЛЯ ВОЗДУХА АКУСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Приборы и принадлежности: звуковой генератор, осциллограф, микрофон, усилитель звуковой частоты, скамья с мерной лентой, термометр.

Цель работы: ознакомиться с одним из методов определения коэффициента Пуассона для воздуха.

Краткая теория

Коэффициент Пуассона γ есть отношение удельной теплоемкости газа при постоянном давлении ср к удельной теплоемкости это-

го же газа при постоянном объеме сv, т. е. γ=ср/сv. Известно, что ср и сv для газов различны (ср−сv = R/М – уравнение Р. Майера) в отличие от твердых тел и жидкостей, где ср и сv практически одинаковы.

Чтобы определить коэффициент Пуассона, нужно использовать связь его с какими-либо другими характеристиками газа. В данной работе используется связь коэффициента Пуассона со скоростью распространения звука в воздухе.

Звуковые колебания, распространяющиеся в воздухе в виде чередующихся сгущений и разрежений плотности, совершаются с большой частотой, и вследствие плохой теплопроводности газа тепловой обмен между местами сгущения и разрежения не происходит. Распространение звука в газе происходит адиабатно (без теплообмена).

Адиабатный процесс описывается уравнением Пуассона

PV γ = const ,

(11.1)

где P – давление газа; V− объем газа; γ− коэффициент Пуассо-

на.

Применительно к распространению звука в воздухе имеем скорость звука

υ =	γ P .	(11.2)
	ρ

Отношение Р/ρ найдем из уравнения Менделеева-Клапейрона:

	P	=	RT	,	(11.3)
	ρ		M

Подставляя выражение (11.3) в формулу (11.2), получим

υ =	γRT	,	(11.4)
	M

где R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/моль·К; М=29·10−3 кг/моль − молярная масса воздуха.

Из уравнения (4) определяем коэффициент Пуассона:

	γ =	cp	=	Mυ	2
					.	(11.5)
		c		RT
		v

Таким образом, вычисление коэффициента Пуассона связано с определением скорости распространения звука в воздухе при данных условиях.

Экспериментально проще определить длину звуковой волны λ, которая связана со скоростью распространения звука υ соотношением:

152