Отчет по лабораторной работе 11 определение отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха методом стоячей волны

• Название: Отчет по лабораторной работе 11 определение отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха методом стоячей волны
• Дата: 28.03.2023
• Размер: 142.87 Kb.
• Имя файла: Otchet_po_11_l.doc
• Тип: Отчет; #1021740

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации



Кафедра общей и технической физики

СПГГИ (ТУ) им. Г.В. Плеханова

Отчет

по лабораторной работе №11
определение отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме ДЛЯ воздуха методом стоячей волны

Выполнил: студент группы ЭР-08-1 Фадин Д.А.

Проверил: ___________ преподаватель Чернобай В.И.

СПб

2008

I. Цель работы - определить  = C_p/C_V методом стоячей звуковой волны.

2. 
   Краткое теоретическое обоснование.
   

1. 
   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.

2. 
   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.

3. Закон Гука для объемной деформации:

где - изменение давления газ, - 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.

4. В результате работы нужно получить коэффициент Пуассона для воздуха, близкий по значению к теоретическому, который равен 1,4
III. Схема установки.
ЗГ – звуковой генератор

Ч - частотомер

М - микрофон

Т
- телефон

мкА - микроамперметр
IV. Расчетные формулы.
1)  = 2

2)=

3)

 - 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

5. 
   Формула погрешностей косвенных измерений.
   

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

VI. Таблицы с результатами измерений и вычислений.
Таблица А

Физ.велич. № опыта		, Гц	lk , м	м	, м	, м	, м/с		T, k
1		1000	0,600	0,174	0,175	0,350	350	1,4394
			0,426
				0,176
			0,256
2		1200	0,628	0,143	0,144	0,288	345,6	1,4034	297	1,4325
			0,485
				0,145
			0,340
3		1300	0,505	0,135	0,135	0,270	351	1,4476
			0,370
				0,135
			0,235
4		1400	0,525	0,125	0,125	0,250	350	1,4394
			0,400
				0,125
			0,275

VII. Примеры вычисления:

1. 
   Исходные данные: таблица А
   

2. 
   Вычисления:
   

1)


2)
3)

Расчет погрешностей эксперимента:



= 0,009875

3. Окончательные результаты
= 1,4325 0,009875

VIII. 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.

- -