Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Белорусский Государственный Университет
факультет радиофизики и электроники
Лабораторная работа №15
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЙ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ВОЗДУХА АКУСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ.
Коммерческая деятельность
Роща 2004
Цель работы: определить отношение СР к СV воздуха акустическим методом с предельной относительной погрешностью , не превышающей 5 %.
Схема установки.
Установка для проведения измерений состоит из звукового генератора, трубки-резонатора с закрепленными на концах телефоном и микрофоном, микроамперметра, термостата, термометра.
Рис.
Термостат (рис. 1) состоит из корпуса и крышки, на которых монтируются отдельные узлы. На кронштейне 1 установлен двигатель переменного тока 2, вал которого гибкой муфтой 3 соединен с осью, приводящей во вращение насос и мешалку. Термостатная жидкость нагревается двумя нагревателями мощностью 700 и 1300 Вт. Нагреватель 700 Вт служит для форсирования разогрева. По достижении требуемой температуры, нагреватель 700 Вт отключается и регулировка температуры производится нагревателем 1300 Вт. Регулировка температуры осуществляется контактным термометром 4 с магнитной регулировкой. Термостатируемые приборы и аппараты помещаются в заполненный термостатной жидкостью бачок. Термостатная жидкость может быть использована и для поддержания постоянной температуры в других аппаратах, в нашем случае в резонаторе, для чего резонатор присоединяется посредством патрубка ввода 8 и вывода 9 к термостату.
Термостатная жидкость насосом перекачивается в резонатор, а из резонатора в бачок термостата, происходит циркуляция термостатной жидкости, вследствие чего столб воздуха в резонаторе нагревается до температуры, установленной на контактном термометре. Включение электродвигателя и нагревателей осуществляется выключателями, смонтированными в блоке управления 5.
Теория метода.
Скорость звука в газах определяется уравнением
, (1)
где , СР и СV – соответственно теплоемкости газа при постоянной давлении и объеме, R – универсальная газовая постоянная, Т – температура газа, - молярная масса газа. Из уравнения (1) получаем
. (2)
Для определения скорости звука в воздухе в зависимости от температуры применяется акустический резонатор - столб воздуха в трубке, заключенной в кожух. Между трубкой и кожухом может циркулировать термостатная жидкость, благодаря которой можно устанавливать необходимую температуру воздуха.
В акустическом резонаторе могут существовать стоячие звуковые волны. Резонирующий столб воздуха, заключенный в трубке, ограничен преградой с обеих сторон, препятствующей распространению колебаний. Исходя из этого несложно получить
(3)
Таким образом, измеряя частоты стоячих волн можно определить скорость звука. Результаты измерений представлены в таблице.
Таблица 1. Результаты измерений и расчётов для определения с и .
|
№ п/п |
t oC |
1 Гц |
2 Гц |
3 Гц |
4 Гц |
5 Гц |
с м/с |
|
|
1 |
22о |
1150 |
1450 |
1700 |
2050 |
2350 |
330 |
1,29 |
|
2 |
40о |
1150 |
1450 |
1750 |
2100 |
2400 |
348 |
1,35 |
|
3 |
50о |
1250 |
1500 |
1850 |
2150 |
2550 |
385 |
1,60 |
Выводы:
В работе акустическим методом было определено отношение теплоемкостей воздуха при различных температурах. В результате получили, что при повышении температуры воздуха растет как и скорость звука в нем, так и отношение его теплоемкостей при постоянном давлении и объеме.