ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра общей физики и техники

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

По дисциплине Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема работы: Определение отношения теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме для воздуха методом стоячей волны

Выполнил: студент гр.

(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)

Оценка:

Дата:

Проверил:

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

1. Цель работы

Определить   методом стоячей звуковой волны

2. Краткое теоретическое содержание

Явление изучаемое в работе.

Скорость распространения звуковых колебаний.

Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин.

Адиабатический процесс - процесс, расширения или сжатия газа, происходящий при неизменной массе без теплообмена с окружающей средой.

Удельная теплоемкость-физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 °C.

Теплоемкость при постоянном давлении - это теплоемкость, которая получается при нагревании тела под постоянным давлении.
Теплоемкость при постоянном объеме  - это теплоемкость, которая получается при нагревании тела, объем которого остается постоянным.

---

Длина волны-это расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебания

Скорость распространения волны — это скорость распространения волнового фронта.

Бегущие волны - волны, переносящие энергию в пространстве.

Стоячая волна - волна, образованная в результате наложения двух встречный волн с одинаковыми частотами и амплитудами

Частота­ – это отношения числа колебаний ко времени, за которое эти колебания произошли.

Показатель адиабаты- отношение теплоёмкости воздуха при постоянном давлении к теплоемкости воздуха при постоянном объеме

Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых, получены расчётные формулы.

Уравнение Пуассона- уравнение, описывающее адиабатный процесс, протекающий в идеальном газе.



Где P-давление газа, [p]=Па;

V- объем газа, [V]=м³:

γ- показатель адиабаты.

Показатель адиабаты— отношение теплоёмкости при постоянном давлении {\displaystyle C_{P}}к теплоёмкости при постоянном объёме



Где С_р - теплоёмкость при постоянном давлении, [С_р]= ;
С_v - теплоёмкость при постоянном объёме, [С_v]= ;

Уравнение Менделеева-Клапейрона:

Где P-давление газа, [P]=Па;

Т-абсолютная температура, [T]=K;

V- объем газа, [V]=м³:

R-универсальная газовая постоянная, [R]=Дж/моль*K;

µ-молярная масса, [µ]=кг/моль;

M-масса газа, [M]=кг;

K-коэффициент объемной упругости, [K]=H/м

---

²;

Скорость звука в упругой среде:

ρ-плотность среды, [ρ]=кг/м³;

υ-фазовая скорость, [υ]=м/с;

v-частота колебаний, [v]=с^-1;

Схема установки

Стеклянная труба, в которой создаётся стоячая волна;

звуковой генератор (ЗГ);

микровольтметр,

частотомер (Ч);

неподвижный микрофон (М);

телефон (Т).



Основные расчетные формулы

Расстояние между ближайшими пучностями:



Длина бегущей волны:



-длина бегущей звуковой волны, [ ]=м;

Фазовая скорость:



Где υ-фазовая скорость, [υ]=м/с;

-длина бегущей звуковой волны, [ ]=м; 

v-частота колебаний, [v]=Гц;

Показатель адиабаты:



µ- молярная масса газа, [µ]=кг/моль;

R - универсальная газовая постоянная, [R]=Дж/моль*K;

 T - абсолютная температура, [T]=К;

υ-фазовая скорость, [υ]=м/с;

Погрешности

Погрешности косвенных измерений:


Погрешности прямых измерений:

∆ ν=10 Гц;

∆l=1 мм;

T=1 К.

Таблица с результатами измерений

Таблица №1

Физическая величина	ν			λ	υ	γ
Единицы измерения, номер опыта	Гц	М	м	м	м/с
1	1200	0,140	0,139
		0,278	0,148
		0,427	0,141
		0,568
Среднее			0,143	0.285	342	1,32
2	1300	0,263	0,133
		0,396	0,136
		0,532	0,131
		0,663
Среднее			0,133	0.267	347,1	1,36
3	1400	0,543	0,125
		0,368	0,126
		0,494	0,123
		0,617
Среднее			0,125	0.243	340,2	1,31
4	1500	0,225	0,118
		0,343	0,117
		0,460	0,114
		0,574
Среднее			0,116	0.233	349,5	1,38

---

Пример вычисления

Исходные данные: T=25,1 С;

µ=28*10^-3 кг/моль;

∆ ν=1200-1500 Гц;

Пример вычисления для таблицы 1, опыта №1.

1) Нахождение расстояния между ближайшими пучностями

l_k = 0,278-0,140=0,139 (м)

2) Нахождение среднего значения

(м)

3) Нахождение длины бегущей волны

(м)

4) Нахождение фазовой скорости волны

1200*0.285=342 (м/с)

5) Нахождение отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме

T=25,1+273.15=298.25 (K)



6) Нахождение среднего значения



7) Расчёт погрешности косвенных измерений



8) Расхождение в % между экспериментальным и теоретическим

%=

Вывод

В ходе данной лабораторной работы экспериментально была вычислена скорость распространения звуковых колебаний. Определен показатель адиабаты (отношение теплоёмкости воздуха при постоянном давлении к теплоемкости воздуха при постоянном объеме), который получился равен

---

Смотрите также файлы

• Нарушение функций организма, связанное с сидячим образом жизни.docx

• Отчет о прохождении учебной практики учебная наименование практики.docx

• Знакомство с традициями народов, живущих на территории России.doc

• Контрольная работа по теме Россия в xviii в. 1 вариант Жалованная грамота дворянству была издана в.doc

• Места (участок, цех) Освоение профессиональных компетенций (.docx