Определение отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха методом стоячей волны
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 величина
|
|
|
|
|
|
|
|
Ед. измерения/Номер опыта
|
Гц
|
м
|
м
|
м
|
м/с
|
|
|
1
|
1000
|
0.17
|
|
|
|
|
|
|
0.34
|
0.17
|
340
|
1.35
|
|
|
0.51
|
0.17
|
0.34
|
340
|
1.35
|
|
средние
|
|
0.34
|
0.17
|
0.34
|
340
|
1.35
|
|
2
|
1200
|
0.28
|
|
|
|
|
|
|
0.43
|
0.15
|
0.30
|
360
|
1.52
|
|
|
0.57
|
0.14
|
0.28
|
336
|
1.32
|
|
средние
|
|
0.43
|
0.145
|
0.29
|
348
|
1.42
|
|
3
|
1400
|
0.24
|
|
|
|
|
|
|
0.37
|
0.13
|
0.26
|
364
|
1.55
|
|
|
0.49
|
0.12
|
0.24
|
336
|
1.32
|
|
средние
|
|
0.37
|
0.125
|
0.25
|
350
|
1.43
|
|
4
|
1600
|
0.21
|
|
|
|
|
|
|
0.32
|
0.11
|
0.22
|
352
|
1.45
|
|
|
0.42
|
0.10
|
0.20
|
320
|
1.20
|
|
средние
|
|
0.32
|
0.105
|
0.21
|
336
|
1.32
|
1800
|
0.18
|
|
|
|
|
|
|
0.28
|
0.10
|
0.20
|
360
|
1.52
|
|
|
0.38
|
0.10
|
0.20
|
360
|
1.52
|
|
средние
|
|
0.28
|
0.10
|
0.20
|
360
|
1.52
|
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