Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Упражнение.
Сначала включить тумблеры «Сеть» генератора электрических сигналов электронного осциллографа, прогреть приборы в течение 5-7 минут. Выставить на генераторе частоту . Затем включить тумблер осциллографа «Луч» и повернуть ручку 2 «Яркость». На экране должна появиться развертка. Ручками «Ось Х» и «Ось У» установить развертку в центре экрана, ручками «Яркость» и «Фокус» добиться максимальной четкости. Ручку звукового генератора «Регулировка выхода» поставить в такое положение, чтобы был слышен звук, и наблюдалась четкая синусоида на экране осциллографа. Перемещая поршень по трубке, получить на экране осциллографа резонансную кривую. Координату поршня занести в таблицу 9.1. Затем перемещая микрофон вдоль трубки, посчитать сколько раз () в воздушном столбе наблюдается резонанс. Координату последнего положения поршня и число повторений занести в таблицу1. Рассчитать длину волны по формуле . (9.4) Значение занести в таблицу 1. По формуле рассчитать значение скорости распространения звука в воздухе; Изменяя частоту генератора в пределах через каждые 100 Гц повторить измерения числа m и координаты xN и вычислить λ и v. Данные занести в таблицу 1. Рассчитать среднее значение скорости звуковой волны в воздухе , абсолютную и относительную погрешности и . Затем Измерить температуру Т воздуха. Значение Т занести в таблицу 1. По формуле определить показатель адиабаты .
Таблица 9. 1
Контрольные вопросы 1 Как можно получить стоячие волны? 2 Как экспериментально определить узлы и кучности стоячих волны? 3 Что мы называем акустическим резонансом и каковы ее условия? 4 Дайте физическое объяснение условию акустического резонанса в вашем эксперименте. 5 Почему сжатие и разрешение в звуковой волне можно считать адиабатным?
Министерство образования и науки Республики Казахстан Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева Институт высоких технологий и устойчивого развития Кафедра общей и теоретической физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА МЕТОДОМ КЛЕМАНА И ДЕЗОРМА Методические указания к лабораторному занятию по дисциплине «Механика и молекулярная физика»
(для студентов 1 курса всех специальностей КазНТУ)
Алматы 2013 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА МЕТОДОМ КЛЕМАНА И ДЕЗОРМА Цель работы: изучение изопроцессов в воздухе, определение их характеристик. 10.1 Теоретическое введение В термодинамике для характеристики тепловых свойств тел используется понятие теплоемкости. Величина, определяемая количеством теплоты , необходимым для нагревания 1кг вещества на 1К, называется удельной теплоемкостью : . Помимо удельной теплоемкости, часто удобно пользоваться молярной теплоемкостью - величиной, определяемой количеством теплоты , необходимым для нагревания 1 моля вещества на 1К: , (10.1) где - количество вещества, – его молярная масса. Удельная и молярная теплоемкости связаны зависимостью , единицами их измерения являются соответственно и . Различают теплоемкости (удельную и молярную) при постоянном объеме ( и ) и постоянном давлении ( и ), если в процессе нагревания вещества его объем или давление поддерживаются постоянными. Определим и из первого начала термодинамики, согласно которому количество теплоты , сообщенное системе в процессе изменения ее состояния, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил или в дифференциальной форме . (10.2) Учитывая, что (10.3) и выразив из (10.1) первое начало для 1 моля газа можно записать в виде . (10.4) При изохорном процессе () работа внешних сил (10.3) равна нулю и сообщаемая газу извне теплота идет только на увеличение его внутренней энергии . (10.5) Следовательно, при увеличении температуры газа массой его внутренняя энергия возрастает на величину . (10.6) Если газ нагревается изобарно (), то выражение (10.4) можно записать в виде , где не зависит от вида процесса (внутренняя энергия идеального газа не зависит ни от , ни от , а определяется лишь ) и всегда равна . Для преобразования второго слагаемого продифференцируем уравнение состояния для 1 моля газа по . . Следовательно, (10.7) Это уравнение Майера. всегда больше на величину универсальной газовой постоянной . Теплоемкости и можно выразить через число степеней свободы молекул (число независимых величин, полностью определяющих положение системы в пространстве). Т.к. внутренняя энергия 1 моля идеального газа , то , . При рассмотрении термодинамических процессов важно знать характерное для каждого газа отношение , обозначаемое через . (10.8) Величина называется показателем адиабаты, т.к. входит в уравнение адиабатного процесса, который характеризуется отсутствием теплообмена между системой и окружающей средой (). В первом приближении быстрые процессы можно считать адиабатными. Из первого начала термодинамики (10.2) для адиабатного процесса следует, что внешняя работа совершается за счет изменения внутренней энергии системы. Из этого равенства, с учетом(10.3) и (10.6), получаем . (10.9) Откуда следует, что изменение объема газа сопровождается изменением его температуры. Знак минус указывает на то, что при адиабатном расширении газ охлаждается, а при адиабатном сжатии – нагревается. Продифференцировав уравнение состояния . Разделив полученное равенство на (10.9) и учитывая (10.7) и (10.8), получим . Интегрируя это уравнение в пределах от до и от до соответственно и затем, потенцируя, придем к выражению . (10.10) Состояния 1 и 2 произвольны поэтому . (10.10а) Это уравнение Пуассона, описывающее адиабатный процесс. Показатель адиабаты можно определить экспериментально методом Клемана и Дезорма.
|