Laba_11
.docx
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский горный университет
Отчёт по лабораторной работе № 11
По дисциплине: физика
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Определение отношения теплоемкости воздуха при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме методом стоячей волны.
Выполнил: студент гр. СПС-18 ______________ /Емельянова А.Ю./
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: ____________
Дата: ______ ____
ПРОВЕРИЛ: Доцент ____________ /Фицак В.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2018 год
1.Цель работы: определить методом стоячей звуковой волны.
2.Краткое теоретическое обоснование:
Физические явления, изучаемые в работе:
В основе эксперимента лежит явление наложения двух волн с одинаковой частотой и амплитудой. При их наложении образуется волна называющаяся стоячей. 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
Физические величины и их определения.
R - универсальная газовая постоянная, численно равная работе, совершаемой одним молем идеального газа при изобарном повышении температуры на один градус Кельвина. R = 8,31 Дж/(моль·К).
Cp - теплоёмкость газа при постоянном давлении, [Cp] = Дж/(моль·К);
CV - теплоёмкость газа при постоянном объёме, [CV] = Дж/(моль·К);
р - давление газа, [р] = Па;
V - объём газа, [V] = м3.
Основные физические законы.
Адиабатический закон (процесс)
Адиабатический процесс - процесс, происходящий в термодинамической системе при отсутствия теплообмена с окружающими телами (Q = 0).
Уравнение адиабатического процесса:
. γ - отношение теплоёмкости газа при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме (γ - коэффициент Пуассона - величина безразмерная)
3.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.
4.Расчетные формулы:
1) Коэффициент Пуассона
- молярная масса газа, =0,29 кг/моль;
R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/(моль·К);
T - температура среды, [T] = К;
2) Скорость волны
V - скорость распространения волны, [V] = м/с;
- частота колебаний, [] = Гц;
- длина бегущей звуковой волны, [] = м;
3) Длина бегущей волны
- разность между двумя соседними отсчетами, [ ] = м.
5.Формулы погрешности косвенных измерений:
6.Таблицы:
Таблица №1. Запись результатов измерений.
Номер опыта: |
υ |
ℓк |
ℓn-ℓn-1 |
λ |
V |
γ |
Т |
|
Размерность (СИ): |
Гц |
см |
см |
см |
м/с |
- |
К |
|
1 |
1 |
1000 |
17 |
16,8 |
33,6 |
336 |
1,34 |
293,1 |
2 |
34 |
|||||||
3 |
50,5 |
|||||||
2 |
1 |
1200 |
14 |
14,3 |
28,6 |
343,2 |
1,4 |
|
2 |
28 |
|||||||
3 |
43 |
|||||||
4 |
57 |
|||||||
3 |
1 |
1400 |
25 |
12,3 |
24,6 |
344,4 |
1,41 |
|
2 |
37 |
|||||||
3 |
50 |
|||||||
4 |
62 |
|||||||
4 |
1 |
1600 |
21,5 |
10,8 |
21,6 |
345,6 |
1,42 |
|
2 |
32 |
|||||||
3 |
38 |
|||||||
4 |
47,7 |
|||||||
5 |
57 |
|||||||
5 |
1 |
1800 |
19 |
9,5 |
19 |
342 |
1,39 |
|
2 |
28,5 |
|||||||
3 |
38 |
|||||||
4 |
47,7 |
|||||||
5 |
57 |
Таблица №2. Технические данные приборов.
№ |
Название прибора |
Пределы измерений |
Число делений |
Цена деления |
Класс точности |
Абсолютная приборная погрешность |
1 |
Стеклянная трубка |
0-760 |
7600 |
1мм |
|
1 мм |
2 |
Генератор сигналов низкочастотный |
1000-1800 |
40 |
20Гц |
|
10Гц |
7.Пример расчета результатов эксперимента.
1)
λ = 2\3·((17-0)+(34-17)+(50,5-34)) = 33,6 см
2)
V = 0,336·1000= 336 м/с
3)
γ = 0,029·3362/8,31·293,1=1,34
8.Погрешности прямых измерений:
9. Вычисление погрешности косвенных измерений:
Δγ1=(2·1/170+2·1/1000+0,1/293,1)·1,37=0,0193 0,02
10.Анализ полученных результатов:
В эксперименте был определён коэффициент Пуассона γ = 1,37 ± 0,02 с помощью замеров расстояния между пучностями стоячей волны, что соответствует теоретическим значения γ, который изменяется от 1,36 до 1,45.