Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Кафедра общей и технической физики
Отчет по лабораторной работе
Определение отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха методом стоячей волны
Выполнил: Бугаев Д.И.
студент группы ГС-14-1
Проверила доцент
Тупицкая Н.А.
Санкт-Петербург - 2015
Цель работы: определить отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха методом стоячей волны.
Краткое теоретическое содержание
Адиабатический процесс - процесс, который происходит в термодинамической системе при отсутствии теплообмена с окружающий средой, то есть при условии Q=0.
Теплоёмкость тела (C) - физическая величина, определяющая количество теплоты, затрачиваемое для изменения температуры на 1°С, [C] =Дж/К.
Удельная теплоемкость (С) - это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для изменения температуры вещества массой 1кг на 10С, .
Молярная теплоёмкость -величина, определяемая количеством теплоты, необходимым для нагревания 1 моль вещества на 1 К, Дж/(моль К).
Теплоемкость при постоянном давлении (Ср) - это теплоемкость, которая получается при нагревании тела под постоянным давлении.
Теплоемкость при постоянном объеме (Сv) - это теплоемкость, которая получается при нагревании тела, объем которого остается постоянным.
Бегущая волна - волна, которая при распространении в среде переносит энергию.
Стоячие волны - волны, образующиеся при наложении двух бегущих волн, распространяющихся навстречу друг другу с одинаковыми частотами и амплитудами.
Длина волны - это расстояние, на которое распространяется волна в течение одного периода.
Скорость волны - это скорость перемещения возмущения в пространстве.
Уравнение Пуассона для идеального газа
P - давление,
V - объём,
- показатель адиабаты
Показатель адиабаты
Ср - теплоёмкость при постоянном давлении
Сv - теплоёмкость при постоянном объёме
Теоретически ожидаемый результат
Теоретический показатель адиабаты воздуха равен 1,4.
Рис. Схема установки
В экспериментальную установку входят: стеклянная труба, в которой создаётся стоячая волна, звуковой генератор (ЗГ), микровольтметр, частотомер (Ч). В стеклянную трубу вмонтированы неподвижный микрофон (М) и телефон (Т), который может свободно перемещаться вдоль оси трубы.
Основные расчетные формулы
Разность между соседними отсчётами
- разность между пучностями
- положение телефона
Длина бегущей волны
- длина волны
- среднее расстояние между пучностями
Отношение теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме
- молярная масса
- скорость распространения звуковых колебаний
R- универсальная газовая постояннаяT- абсолютная температура
Фазовая скорость волны
- частота колебаний
теплоемкость давление объем адиабата
Погрешности
Погрешности прямых измерений
- приборная погрешность длины
- приборная погрешность частоты
- погрешность температуры
Таблица измерений и вычислений
Физическая величинаЕд. измерения/Номер опытаГцмммм/с1 10000.170.340.170.343401.350.510.170.343401.35средние0.340.170.343401.35212000.280.430.150.303601.520.570.140.283361.32средние0.430.1450.293481.42314000.240.370.130.263641.550.490.120.243361.32средние0.370.1250.253501.43416000.210.320.110.223521.450.420.100.203201.20средние0.320.1050.213361.32518000.180.280.100.203601.520.380.100.203601.52средние0.280.100.203601.52
Исходные величины
Молярная масса воздуха = 2,910-2кг/моль
Универсальная газовая постоянная R = 8,31Дж/(моль/К)
Температура в помещении Т = 297 К
Пример вычисления
) Нахождение разности между соседними отсчётами
= 0,51-0,34=0,17 (м)
= 0,34-0,17=0,17 (м)
) Нахождение среднего значения
(м)
) Нахождение длины бегущей волны
(м)
) Нахождение фазовой скорости волны
(м/с)
) Нахождение отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме
6) Нахождение среднего значения
Пример расчета погрешностей
Погрешности прямых измерений
= м
= 10 Гц
= 0.1°С
Погрешности косвенных измерений.
Вывод
В результате лабораторной работы показатель адиабаты получился равным . Из полученного результата можно сделать вывод, что теплоёмкость при постоянном давлении больше теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха, т.к. данная величина больше единицы