2015-08-21
317
1. Записати вихідні дані експерименту: r 0 = (1,293±0,001) кг/м3, a = =(3,66±0,01)10-3 град-1, частоту n – задає викладач.
2. Увімкнути генератор звукових коливань 7 і виставити задану викладачем частоту. Увімкнути осцилограф 6.
3. Відкрити кран 9 і за допомогою помпи 8 підняти рівень води в трубі 2 так, щоб він був на 7–10 см нижче від верхнього кінця труби. Кран 9 закрутити.
4. Повільно відкриваючи кран 9, домогтися повільного опускання рівня води в трубі. В момент першого (n =1) підсилення звуку зафіксувати на лінійці 5 висоту L 1, а під час наступних підсилень – L 2, L 3… L 6. Повторити експеримент тричі згідно з пунктами 3 і 4. Результати експерименту записати в таблицю:
| Номер за пор. | n | Ln, м | D Ln, м | Ln +1, м | D Ln +1, м | Ln +1– Ln, м |
| …. | …. | …. | …. | …. | …. | …. |
5. За показами барометра визначити атмосферний тиск P, Н/м2 (1 мм рт. ст.=131,5 Н/м2).
6. Розрахувати середнє значення Ln +1 – Ln і усереднену похибку `D (Ln +1 – Ln).
7. Обчислити g згідно з робочою формулою (10).
|
|
|
8. Абсолютну похибку вимірювань обчислити за формулою
.
(Похибки D n, D P та D t° розрахувати як похибки відповідних приладів).
9. Записати кінцевий результат експерименту у вигляді
g =` g ± D g; Eg = …%.
Контрольні запитання
1. Запишіть і поясніть рівняння Пуассона для адіабатичного процесу.
2. За якого співвідношення між висотою повітряного стовпа Ln і довжиною хвилі l відбувається максимальне підсилення звуку?
3. Від яких параметрів залежить швидкість поширення звукової хвилі в газі, у твердому тілі?
4. Дайте визначення молярної теплоємності газу за сталого об’єму і сталого тиску. Поясніть, чому СV < СР.
5. Виведіть і поясніть рівняння Майєра.
6. Запишіть і поясніть формулу, за якою обчислюють внутрішню енергію ідеального газу.
7. Чому повітря в нашому досліді можна наближено вважати двохатомним ідеальним газом?
8. Поясніть на графіку залежності P = f (V), в чому полягає відмінність між ізотермою й адіабатою.
Лабораторна робота № 214. ВИМІРЮВАННЯ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ ПСИХРОМЕТРОМ
Завдання: визначити за допомогою психрометра відносну та абсо-лютну вологість повітря і сталу психрометра.
Приладдя: психрометр Асмана, барометр, психрометрична таблиця, посудина з водою.
Теоретичний матеріал, який необхідно засвоїти під час підготовки до виконання роботи: насичена та ненасичена пара; абсолютна та відносна вологість повітря, точка роси; закон Дальтона, методи визначення вологості повітря; зміна внутрішньої енергії рідини під час випаровування.
Література:
1. § 21.2, с. 401–407;
2. § 22.1–22.2, c. 131–133;
3. § 68, с. 213–216;
4. § 74–75, с. 123–125.
Опис установки. Психрометр Асмана (рис. 16), який використовують у цій роботі, складається з двох однакових термометрів 3 та механічного вентилятора 4. Резервуар із ртуттю одного термометра обгорнутий батистовою тканиною 2, яку перед вимірюванням змочують водою з посудини 1. Другий термометр сухий. Вентилятору 4 надають обертового руху шляхом накручування його пружини ключем 5. У робочому режимі вентилятор забезпечує безперервне обдування обох термометрів потоком повітря зі швидкістю 3–5 м/с, тому швидкість випаровування води з батистової тканини є сталою.
|
|
|
Ідея роботи та виведення робочої формули: Принцип вимірювання відносної вологості повітря за допомогою психрометра полягає в порівнянні показів температури сухого і вологого термометрів, які обдуває постійний потік повітря. Різниця показів температури зумовлена тим, що під час випаровування води з тканини, яка обгортає резервуар першого термометра, його температура знижується до t° B. Ця температура відповідає стану динамічної рівноваги в процесі випаровування. Покази сухого термометра t° C в цьому разі практично не змінюються.
Інтенсивність випаровування води з тканини більша тоді, коли відносна вологість навколишнього повітря менша, отже, різниця температур, які показуватимуть обидва термометри, D t° = t°C – t° B залежатиме від вологості повітря. Якщо відносна вологість повітря 100%, то випаровування води не буде, отже, покази термометрів будуть однаковими: t° B = t°C.
Величина D t° залежить також від конструктивних особливостей психрометра й атмосферного тиску P 0. Для врахування цих чинників уводять коефіцієнт a, який називають сталою психрометра. Величину a можна визначити з психрометричного рівняння
P = PHB – a × P 0(t°C – t° B ),(1)
звідки
, (2)
де P – тиск (пружність) водяної пари в повітрі за кімнатної температури t° C; P HB – тиск (пружність) насиченої водяної пари за температури t° B (визначають з психрометричних таблиць); P 0 – атмосферний тиск.
На практиці відносну вологість повітря f визначають за психро-метричними таблицями та виміряними експериментально значеннями t°C і D t° = t°C – t° B.За означенням відносна вологість
, (3)
де P H – тиск (пружність) насиченої водяної пари за температури t°C, який також визначають із психрометричних таблиць.
Отже, при відомих P H і f можна розрахувати тиск (пружність) водяної пари в повітрі за кімнатної температури:
. (4)
Вирази (2) і (4) є робочими формулами лабораторної роботи.
