2015-10-16
1573
Цель работы: экспериментальное определение отношения 
.
Оборудование: экспериментальная установка, звуковой генератор, электронный осциллограф.
1. Молярной теплоемкостью называется _________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Числом степеней свободы молекулы называется ________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Выразите адиабатическую постоянную через число степеней свободы ____________________________________________________________________
4. Уравнение Майера ________________________________________________
5. Универсальная газовая постоянная численно равна ______________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6. Интерференцией волн называется ____________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
7. Когерентными называются волны_____________________________________
|
|
|
________________________________________________________________________________________________________________________________________
Одним из самых удобных и точных методов определения отношения 
является метод, основанный на измерении скорости звука в газе. Скорость звука в газе, как известно из акустики, определяется по формуле
, 1.6
где - отношение молярных теплоемкостей газа,
- универсальная газовая постоянная,
- молярная масса воздуха,
Т – абсолютная температура.
Из формулы 1.6 можно найти, что
. 2.6
Измерение скорости звука, в данной работе, основано на явлении интерференции звуковых волн.
Интерференцией называется явление наложения двух когерентных волн, приводящее к усилению волнового движения в одних точках и ослаблению или полному гашению в других. Когерентными называются волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз.
Для получения когерентных звуковых волн поток энергии, излучаемый источником звука, разделяется на две части. Образующиеся при этом две звуковые волны направляют по путям различной длины, а затем снова соединяют. Амплитуда результирующей волны будет зависеть от разности фаз.
В лабораторной установке интерференция звуковых волн осуществляется с помощью двух труб ADB и ACB, вставленных друг в друга, причем колено ACB можно удлинять или укорачивать (рис. 6.1).
 |
С помощью телефона Т в трубы излучается звук, частота которого задается звуковым генератором ЗГ. Когерентные звуковые волны проходящие по трубам ACB и ADB, сходятся у микрофона М. Возникающие в микрофоне переменные импульсы тока подают на вход «Y» электронного осциллографа ЭО. Развертка этих сигналов по горизонтали осуществляется от звукового генератора с той же частотой, что и частота колебаний мембраны телефона. На экране осциллографа электронный луч описывает траекторию, получающуюся при сложении двух взаимно перпендикулярных колебаний одинаковой частоты. Изменяя длину трубы ACB можно добиться того, чтобы у микрофона М был интерференционный максимум. При этом на экране осциллографа наблюдается прямая линия, наклоненная под углом
к оси «Х».|
|
|
Чтобы определить длину волны 
, нужно измерить то смещение трубы ACB, которое необходимо произвести для перехода от одного максимума к другому.
Известно, что максимум интерференции наблюдается в том случае, когда разность хода волн 
равна четному числу полуволн или целому числу длин волн, т.е.
, 3.6
где k = 0, 1, 2, 3,……...
Пусть для первого максимума
, 4.6
тогда для следующего максимума можно написать
. 5.6
Из 4.6 и 5.6 можно найти, что
. 6.6
Для нашей установки смещение 
трубы ACB с величиной 
, очевидно, будет связано соотношением
. 7.6
С учетом 6.6 получим
. 8.6
Известно, что
. 9.6
Подставляя 8.6 в 9.6 окончательно получим
. 10.6
И тогда для адиабатической постоянной воздуха можно получить
. 11.6
Выделяя постоянную
, 12.6
получим
. 13.6
Выполнение работы. Т =
Вывод. _____________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
Решить задачи.
1. Вычислить удельные теплоемкости 
для углекислого газа.
2. Разность удельных теплоемкостей некоторого двухатомного газа равна 
. Какой это газ?
3. Определить молярные теплоемкости для смеси газов состоящей из 10 г водорода и 22 г углекислого газа.
4. Найти адиабатическую постоянную для смеси газов, содержащей водород и гелий, если их массовые доли одинаковы.
