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 °C, [C] =Дж/К.

Удельная теплоемкость (С) — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для изменения температуры вещества массой 1 кг на 1⁰С, .

Молярная теплоёмкость -величина, определяемая количеством теплоты, необходимым для нагревания 1 моль вещества на 1 К, Дж/(моль К).

Теплоемкость при постоянном давлении (С_р) — это теплоемкость, которая получается при нагревании тела под постоянным давлении.

Теплоемкость при постоянном объеме (С_v) — 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

С_р — теплоёмкость при постоянном давлении С_v — 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

Rуниверсальная газовая постояннаяTабсолютная 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

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

1) Нахождение разности между соседними отсчётами

= 0,51−0,34=0,17 (м)

= 0,34−0,17=0,17 (м)

2) Нахождение среднего значения

(м)

3) Нахождение длины бегущей волны

(м)

4) Нахождение фазовой скорости волны

(м/с)

5) 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