Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Теория метода


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 18

 

 

Ц е л ь р а б о т ы: определить показатель адиабаты акустическим методом.

П р и б о р ы : звуковой генератор, трубка со встроенными на концах телефоном и микрофоном, осциллограф, усилитель низкой частоты.

 

 

Причиной звуковых ощущений у людей и животных является воздействие на их органы слуха упругих волн, распространяющихся в воздухе или в другой упругой среде. Звук может распространяться только в среде (газ, жидкость, твердое тело). Скорость звука зависит от упругих свойств среды. Звук возникает в среде при колебании какого-нибудь тела (струны или частиц). Если бросить камень на поверхность воды, то пойдут круги или как мы говорим волны. Точка, куда упал камень, является источником возмущения. Возмущение передается в различные участки поверхности воды посредством волны. Звук не может распространяться в вакууме, так как там нет вещества, которое через себя передавало бы возмущение от одной частицы к другой по цепочке. Распространение волн не связано с переносом вещества.

Волны бывают поперечными и продольными. Волна на поверхности воды есть пример поперечной волны. Если колебание частиц среды перпендикулярно распространению волны - волна называется поперечной. Колебания мембраны в телефоне создают колебания среды, т.е. чередование областей сжатия и разряженности в пространстве образуют волну. Это есть пример продольных упругих волн.

В зависимости от частоты колебаний различают два вида распространения колебаний: изотермический и адиабатический. При очень малых частотах процесс сжатия и расширения происходит изотермически. А при больших частотах наблюдается адиабатическое сжатие и расширения воздуха. Сжатие происходит так быстро, что нет оттока теплоты в окружающую среду, а при расширении воздух охлаждается и не успевает нагреться за счет притока теплоты извне. Поэтому процесс, происходящий в воздухе будет адиабатическим. Уравнение адиабатического процесса рVγ = сonst.

Это уравнение называется еще и уравнением Пуассона, где γ- коэффициент Пуассона, равный отношению удельных или молярных теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме

γ = Срv . Скорость звука в среде определяется формулой , где k – модуль объемной упругости среды из закона Гука

(3)

или (4)

дифференцируя уравнение Пуассона, получим:

 

(5)

откуда

(6)

тогда скорость звука будет равна (7)

Используя уравнение состояния (8)

найдем (9)

Подставляя в формулу (7) значение р определяем скорость звука

(10)

Звуковой генератор вырабатывает сигналы звуковой частоты от 20-2000Гц.



Этот сигнал подаем на телефон. Телефон преобразует электрические колебания в механические колебания мембраны. Излучаемый звук направляется во внутрь трубки, на другом конце которой расположен микрофон. Падающий на плоский микрофон звук отражается обратно и взаимодействует с падающей волной. При определенных условиях, когда внутри трубки укладывается целое число полуволн, образуется стоячая волна- застывшая картина волны.

Микрофон преобразует обратно звуковые колебания в электрические.

Эти сигналы усиливаются усилителем и подаются на вход осциллографа для визуального наблюдения сигнала. Перемещая микрофон вдоль трубки мы можем наблюдать изменения амплитуды сигналов на осциллографе.

 

           
   
   
 

 


телефон микрофон

ЗГ УНЧ ОСЦ.

 

Рис 1.

 

В тот момент, когда микрофон попадает в узел стоячей волны, наблюдается минимум сигнала, а когда микрофон перемещаясь попадает в пучность стоячей волны, будет наблюдаться максимум сигнала.

Но можно сделать опыт иначе. Не перемещая микрофон, увеличивая частоту сигнала мы можем добиться укладки вдоль трубки целого количества полуволн

, где k = 1,2,3,4,…… (11)

- длина трубки.

Можно найти две «соседние» частоты при котором наблюдается максимум сигнала на осциллографе. Этим частотам соответствуют пучности на микрофоне. Для двух частот имеем два значения длин волн λ1 и λ2.

, где (12)

 

(13)

 

Найдем разницу частот: (14)

Подставляя значение из формулы (10) имеем

(15)

Отсюда найдем (16)

Зная молекулярный вес воздуха μ = 0,029кг/моль, температуру воздуха, длину трубки и разность частот, мы можем найти γ - показатель адиабаты.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Обработка результатов. 1. Включить питание на цифровой мультиметр и измерить с его | Основные электроизмерительные приборы

Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 175; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.004 сек.