Определение отношения теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме для аоздуха методом сточей волн. Отчет по 11 лаб. работе — копия. Цель работы определить g Cpcv методом стоячей звуковой волны

• Название: Цель работы определить g Cpcv методом стоячей звуковой волны
• Анкор: Определение отношения теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме для аоздуха методом сточей волн
• Дата: 28.05.2020
• Размер: 64.21 Kb.
• Имя файла: Отчет по 11 лаб. работе — копия.docx
• Тип: Документы; #126283

1. 
   Цель работы - определить g = Cp/CV методом стоячей звуковой волны.
   
2. 
   Краткое теоретическое содержание:
   

а) В этой работе изучаются свойства газа.

Адиабатический процесс – процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой.

При распространении волн в газе вследствие сжатий и расширений происходит изменение температуры различных участков среды. Для волн высокой частоты, например звуковых, температуры отдельных участков не будут успевать выравниваться за время одного колебания. Поэтому кратковременные процессы сжатия и расширения можно считать происходящими без теплообмена, т. е. адиабатическими.

б) Волна – процесс распространения колебаний в сплошной среде.

Звуковые волны – распространяющиеся в среде упругие волны, обладающие частотами в пределах 16 – 20 000 Гц.

Продольные волны – в этих волнах частицы среды колеблются в направлении распространения волны.

Пучности стоячей волны – точки, в которых амплитуда максимальна .

Узлы стоячей волны – точки, в которых амплитуда колебаний равна нулю

Удельная теплоемкость – величина, определяемая количеством теплоты, необходимым для нагревания 1 кг вещества на 1 К.

Длина волны – расстояние между двумя ближайшими частицами, колеблющимися в одинаковой фазе.

Частота колебаний – число полных колебаний, совершаемых в единицу времени.

Молярная теплоёмкость –величина, определяемая количеством теплоты, необходимым для нагревания 1 моль вещества на 1 К, Дж/(моль К).

Стоячие волны – волны, образующиеся при наложении двух бегущих волн, распространяющихся навстречу друг другу с одинаковыми частотами и амплитудами. Образование стоячих волн наблюдают при интерференции бегущей и отраженной волн.

в) Закон Гука для объемной деформации:

где dp - изменение давления газ, dV- изменение объема газа, K – модуль объемной упругости.

Уравнение Пуассона для адиабатического процесса:

где - отношение теплоемкостей при постоянном объеме.

Уравнение Менделеева – Клапейрона:

где - молярная масса; T- абсолютная температура; R- универсальная газовая постоянная.

Скорость звуковых волн в газах и жидкостях:

где К- модуль объемной упругости, - плотность среды.

3. 
   Расчетные формулы:
   

Длина бегущей волны:

Фазовая скорость:

Показатель адиабаты:

- длина бегущей звуковой волны, м

- среднее расстояние между пучностями, м

- фазовая скорость волны, м/с

- частота колебаний, Гц

- отношение теплоёмкости при пост. давлении к теплоёмкости при пост. объёме

- молярная масса газа, моль

R - универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/(моль×К)

T - абсолютная температура, К

4. 
   Формулы погрешности косвенных измерений:
   

где n-число опытов; - значение в каждом отдельном случае.

5. 
   Таблица:
   

Физ. величина
Ед. измер. № опыта	Гц	См	См	См	м/c		1.433
1	1000	16.8
	1000	33.6	16.8	33.6	336	1.353
	1000	50.5	16.9	33.8	338	1.369
2	1200	14.2
	1200	28.8	14.6	29.2	350.4	1.471
	1200	43	14.2	28.4	340.8	1.391
3	1400	24.5
	1400	37	12.5	25	350	1.468
	1400	49	12	24	336	1.358
	1400	61.6	12.6	25.2	352.8	1.491
4	1600	21.2
	1600	32	10.8	21.6	345.6	1.431
	1600	42.7	10.7	21.4	342.4	1.405
	1600	53.5	10.8	21.6	345.6	1.431
5	1800	18.5
	1800	28.5	10	20	360	1.553
	1800	38.3	9.8	19.6	352.8	1.492
	1800	42.7	8.9	17.8	320.4	1.230
	1800	67.5	10.3	20.6	370.8	1.648
	1800	67	9.5	19	342	1.402

6. Примеры вычислений:

а) Исходные данные:

Скорость звука в воздухе =340м/c

Частота звука =1000-1800 Гц

Температура T=18.2С

Таблица



б) Погрешность прямых измерений:



в) Вычисление величин и погрешностей косвенных измерений:

=(((1.433-1.353)^2+(1.433-1.369)^2+(1.433-1.471)^2+(1.433-1.391)^2+(1.433-1.468)^2+(1.433-1.358)^2+(1.433-1.491)^2+(1.433-1.431)^2+(1.433-1.405)^2+(1.433-1.230)^2+(1.433-1.648)^2+(1.433-1.431)^2+(1.433-1.553)^2+(1.433-1.492)^2)/(15*(15-1)))^(1/2)= 0.024879

г) Конечный результат:

7. 
   Анализ полученного результата.
   

В лабораторной работе было определено отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха методом стоячей волны. Судя по результату, данная установка позволяет довольно точно вычислить скорость распространения звуковых колебаний. Почти все полученные результаты измерений при разных частотах имеют приблизительно одинаковое значение, некоторую разницу в результатах можно объяснить тем, что в ходе работы при перемещении телефона микроамперметр показывал максимальное значение не на конкретном участке, а на небольшом промежутке длиной в 2-3 мм. Получился результат , который приблизительно равен теоретическому значению коэффициента Пуассона для воздуха

1,4.