Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха



страница2/8
Дата05.09.2014
Размер2.11 Mb.
ТипЛабораторная работа
1   2   3   4   5   6   7   8

ИЗУЧЕНИЕ ЗВУКОВЫХ ВОЛН В ВОЗДУХЕ


Цель работы: определить скорость звука в воздухе методом стоячих волн, определить показатель адиабаты для воздуха.

Оборудование: звуковой генератор, телефон, микрофон, стеклянная труба, электронный осциллограф.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

В звуковой волне, распространяющейся в газах, вследствие кратковременности процессы сжатия–разрежения происходят адиабатически, без теплообмена. Поэтому скорость звука зависит от показателя адиабаты :

, (1)

где – универсальная газовая постоянная; – абсолютная температура; – масса моля газа; и – теплоемкости газа при постоянном давлении и объеме соответственно. На использовании формулы (1) основан акустический метод определения показателя адиабаты:



. (2)*

Скорость звука можно определить по длине волны и ее частоте:

. (3)*

Для определения длины звуковой волны можно использовать метод стоячих волн. Стоячая волна образуется при интерференции двух когерентных волн, распространяющихся навстречу друг другу, например бегущей волны и волны, отраженной от границы раздела сред. В этом случае волны имеют одинаковую частоту и направление колебаний частиц среды и постоянную во времени разность фаз, т.е. когерентны. В результате интерференции прямой и обратной волн возникает стоячая волна. Колебания частиц среды будут происходить по закону



, (4)

где сомножитель показывает, что частицы среды совершают колебания с той же частотой, что и источник.

Выражение является амплитудой колебаний частиц в стоячей волне. Как видно, амплитуда колебаний частиц различна. Точки, где амплитуда колебаний достигает максимума , называют пучностями стоячей волны. Точки, где амплитуда колебаний равна нулю, называют узлами стоячей волны. Расстояние между двумя соседними узлами или между двумя соседними пучностями, как видно из выражения для амплитуды стоячей волны, равно половине длины волны.

Среда, в которой возникла стоячая волна, разделена узлами на участки, в каждом из которых частицы совершают колебания в одной фазе. Если на одном участке сжатие через полпериода сменяется разрежением, то в соседней пучности — наоборот.

Рис. 1

В работе стоячую звуковую волну создают в столбе воздуха между телефоном (динамиком) Т и микрофоном М внутри стеклянной трубы. При этом должно выполняться условие: расстояние между Т и М должно быть кратно половине длины волны:



. (5)*

Это обусловлено тем, что около телефона и микрофона может возникнуть только узел смещения частиц воздуха в стоячей волне (рис. 1).


Описание установки


Установка состоит из звукового генератора, стеклянной трубы с телефоном Т и микрофоном М, осциллографа, предназначенного для регистрации колебаний мембраны микрофона (рис. 2).

Рис.

2


Звуковой генератор создает электрические колебания частотой 20 … 20000 Гц. Телефон Т превращает их в звуковые. Колебания от телефона распространяются в воздухе трубы, отражаются от микрофона М. Если расстояние между Т и М кратно половине длины волны, то в трубе возникает стоячая волна. На слух воспринимается усиление звука в трубе, а объективно это регистрируется увеличением амплитуды колебаний на экране осциллографа, соединенного с микрофоном. Микрофон перемещается совместно с трубкой, на которой он установлен. Расстояние между микрофоном и телефоном измеряется линейкой.


Выполнение работы


1. Пододвинуть микрофон к телефону.

2. Включить генератор. Установить частоту генератора в пределах 800…1600 Гц. Для этого ручку переключателя диапазонов поставить в положение х102, переключателями частоты установить 8…16. Должен быть слышен звук. При необходимости увеличить напряжение на выходе.

3. Записать установленную частоту в таблицу. Оценить погрешность .

4. Включить осциллограф. Переключателем «Частота» добиться развертки. Переключатель «Усиление» – в положение «max». На экране должна быть видна осциллограмма электрических колебаний от микрофона.

5. Перемещая микрофон от телефона, отметить не менее четырех координат, при которых наблюдается усиление звука, высота изображения на экране осциллографа максимальна. Оценить погрешность измерения .

Опыт повторить не менее трех раз при других частотах с шагом 200…500 Гц, результаты опытов записать в таблицу. Форма отчета приведена в приложении. Измерить температуру воздуха по термометру лаборатории: .

Таблица

= … К = 28,910–3 кг/моль = 8,31 Дж/(мольК)

,

Гц


, м,

k = 1

, м,

k = 2

, м,

k = 3

, м,

k = 4

,

м


,

м/с


, м/с

, (м/с)2







































1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconЛабораторная работа №29 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха методом адиабатического расширения
Удельной теплоемкостью называется количество тепловой энергии, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1К
Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconЛабораторная работа №5 определение коэффициента внутреннего трения воздуха и длины свободного пробега молекул
Экспериментальное определение коэффициентов внутрен-него трения и диффузии воздуха, длины свободного пробе-га и эффективного диаметра...
Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconЛабораторная работа по физике радиоматериалов определение удельных Электрических сопротивлений твердых диэлектриков
На испытуемом плоском образце ио с толщиной h расположены высоковольтный вэ, измерительный иэ и охранный оэ электроды
Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconЛабораторная работа №24 Интерферометры. Определение поляризуемости молекул воздуха с помощью интерферометра Жамена
Цель работы: ознакомиться с оптическими схемами интерферометров Майкельсона, Фабри Перо и Жамена. Рассчитать поляризуемость молекул...
Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconЛабораторная работа 08 Изучение дифракции рентгеновских лучей на кристаллах Москва 2005 г. 1 лабораторная работа 08
Цель работы: определение расстояний между атомными плоскостями в кристалле по имеющейся рентгенограмме
Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconМетодические указания к лабораторной работе определение отношения теплоемкостей
Для характеристики тепловых свойств газа, как и всякого другого тела, пользуются особой величиной- теплоемкостью. Теплоемкостью тела...
Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconЛабораторная работа №1 Работа в Oracle Database Express Edition 1 Лабораторная работа №6
Лабораторная работа Выполнение расчетов с использованием программирования в среде Visual Basic for Applications
Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconЛабораторная работа 01 определение плотности твердых тел москва 2005 г. Лабораторная работа 101
Существуют методы анализа и учета влияния различных погрешностей на результаты измерений. Все погрешности (ошибки) измерений принято...
Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconЛабораторная работа №207 определение удельного заряда электрона методом магнетрона
Открыл электрон английский ученый Томсон. В 1897 г. Томсон опубликовал первые результаты по определению отношения заряда электрона...
Лабораторная работа №8/2 определение отношения удельных теплоемкостей воздуха iconУчебно-методическое пособие Саранск 2012 Лабораторная работа № Бинарные отношения
Построить граф и график этого отношения. Какими свойствами обладает это отношение? Решение
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org