Лабораторный практикум по физике

Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

теплопроводности дает следующее выражение:

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

18.03.2015

Размер:

9.04 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 165 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

откуда

1	и v	P	.
P

Из уравнения Клапейрона-Менделеева следует, что

P RT

где молярная масса газа.

С учетом (2.17) и (2.18) получаем

v 2

(2.17)

(2.18)

(2.19)

В настоящей работе измерение скорости звука в воздухе основано на свойствах стоячих волн. Как показывают расчеты, резонанс в трубе будет в том случае, когда расстояние между торцами трубы будет равно целому числу длин полуволн:

l n ,

(2.20)

n	2

где n = 1, 2, 3 … номер резонанса;

ln – длина воздушного столба при резонансе соответствующего номера;длина звуковой волны.

Выражая длину волны через частоту колебаний f и скорость распространения v, получаем:

n .

(2.21)

n	2 f

В соответствии с (2.21), графиком зависимости ln(n) будет прямая линия, тангенс угла наклона которой равен

tg	ln2		ln1	,	(2.22)
			n
	n	2
			1

где n1 и n2 – номера резонансов;

ln1 и ln2 – соответствующие этим номерам расстояния между торцами трубы. Следовательно, при известной частоте колебаний можно рассчитать скорость звука:

v 2 f tg	2 f ln2 ln1	.	(2.23)

	n2 n1

3 Экспериментальная часть

3.1 Схема установки

где Тр – металлическая труба; Д – динамик; М – микрофон; Р – рукоятка;

Ш– шкала;

3.2Результаты измерений и расчетов

	n	1	2	3	4	5

	ln, м	0,085	0,22	0,35	0,485	0,625
м 0,7	ln
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1

tg ln2 ln1 0,135 n2 n1

v 2 f tg 405 (м/с)

v 2 1,986

где = 29 10-3 (кг/моль);

R = 8,31441 (Дж/(моль К));

T= 288 (К).

3.3Расчет погрешности

v 2

(2.24)

Используя формулу

...

(2.25)

вычисляю абсолютную погрешность :

(2.26)

Вычисляю v:

2 f (ln2 ln1 )

(2.27)

n2 n1

Используя формулу

...

(2.28)

вычисляю абсолютную погрешность v:

2 f

ln1

2 f

ln2

(2.29)

n2 n1

где ln1 = 0,001 м.

ln2 = 0,001 м.

Следовательно

2 f

(2.30)

n2 n1

= 1,986 0,0147

Относительная погрешность величины равна 0,74 %

Вывод: в данном опыте было установлено, что звук распространяется в воздухе со скоростью 405 м/с и коэффициент Пуассона воздуха равен 1,986 0,0147.

Лабораторная работа №21 по курсу общей физики.

Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия методом охлаждения.

Выполнил: Усманов К.Р. ИИТ-125

1 Цель работы

Определение температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия от времени охлаждения испытуемого образца из алюминия и эталонного образца из меди по результатам измерения температуры.

2 Теоретическая часть

Теплоемкость тела – это количество теплоты, поглощенной телом при нагревании на 1 К, точнее, отношение количества теплоты, поглощаемой телом при бесконечно малом изменении его температуры, к этому изменению:

(2.1)

T dT

Количество теплоты, необходимое для нагревания на 1 К единицы массы вещества, называют удельной теплоемкостью:

c	dQ	,	(2.2)
	mdT

а для нагревания на 1 К одного моля вещества – молярной теплоемкостью:

C	dQ	,	(2.3)
	dT

где m – масса вещества;

число молей вещества.

Указанные теплоемкости связаны соотношениями:

CT cm , CT C , C cM , (2.4)

где M – молярная масса вещества.

В классической теории теплоемкости твердых тел однородное твердое тело представляется как совокупность частиц, совершающих тепловые колебания и имеющих 3 степени свободы. Полная энергия теплового движения частицы равна 3kT, а внутренняя энергия одного моля твердого тела находится по формуле:

U 3kT N A 3RT ,

(2.5)

где NA – число Авогадро;

R = kNA – универсальная газовая постоянная.

Следовательно, молярная теплоемкость твердого тела при постоянном объеме равна:

C	dQ	d U	dU	3R	(2.6)

V	dT	dT dT

Количество теплоты dQ, теряемое предварительно нагретым телом массы m при его охлаждении на dT градусов, будет:

dQ cmdT ,

(2.7)

где c – удельная теплоемкость вещества, из которого состоит тело.

Потеря энергии теплоты происходит через поверхность тела. Следовательно, можно считать, что количество теплоты dQS, теряемое через поверхность тела за время d , будет пропорционально времени, площади поверхности S и разности температур тела и окружающей среды:

dQS T T0 Sd ,

(2.8)

где коэффициент теплопередачи.

Если тело выделяет тепло так, что температура всех его точек изменяется одинаково, то будет справедливо равенство:


	dQ dQS			(2.9)
или
cmdT T T0 Sd ,				(2.10)
которое можно представить в виде
cm	dT	T T S .		(2.11)
cm		T T S .		(2.11)
	d		0
	d

Для двух образцов различных металлов, имеющих одинаковые размеры и состояния поверхностей (тогда их коэффициенты теплопередачи равны), получаем:

	dT		c2 m2	dT
c1m1						.	(2.12)

		d 1			d	2

Следовательно, зная массы образцов и удельную теплоемкость c1, то можно вычислить c2 :

										dT


c			c			m1						d 1		.	(2.13)
	2				1 m					dT
								2

												d 2
Перейдем в (2.13) от бесконечно малых величин dT и d															к конечным изменениям и
T :
											T


c		c				m1						1		.	(2.14)
c		c									T			.	(2.14)
	2			1 m							T
							2

												2
Вычисления еще более упрощаются, если интервал T , брать всегда один и тот же:
	c			c			m1					2	.		(2.15)
	c			c									.		(2.15)
			2			1 m
									2		1

3 Экспериментальная часть

3.1 Схема установки

где 1	– цифровой термометр;	2	– термоблок;
3	– термопары;	4	– медный и алюминиевый образцы;
5	– электропечи.

	3.2 Результаты измерений
Т, 0С		160	150	140	130	120	110	100	90	80	70	60	50
t,	Cu	0	30	58	90	125	163	205	256	315	387	476	606
c	Al	0	26	56	90	121	158	200	248	305	374	461	581
0C 180		T
	160
	140
	120
	100
													Cu
													Al
	80
	60
	40
	20
												t
	0
	0		100		200	300		400	500		600	700 c
							4

	T,				, c		Tc,	cAl,
	T,						Tc,	cAl,
		0C		Cu		Al	0C	Дж/кг К
				Cu		Al

	160	–	150	30		26	155	1088.475
	150	–	140	28		30	145	1345.642
	140	–	130	32		34	135	1334.428
	130	–	120	35		31	125	1112.397
	120	–	110	38		37	115	1222.881
	110	–	100	42		42	105	1255.932
	100 – 90			51		48	95	1182.054
	90	–	80	59		57	85	1213.358
	80	–	70	72		69	75	1203.602
	70	–	60	89		87	65	1227.709
	60	–	50	130		120	55	1159.322

Дж/кг К 1400.000			cAl
1350.000
1300.000
1250.000
1200.000
1150.000
1100.000
1050.000

Tс

1000.000

100

120

140

160

180

Вывод: В результате эксперимента было установлено, что удельная теплоемкость алюминия находится в сложной нелинейной зависимости от времени охлаждения испытуемого образца из алюминия и эталона из меди.

Лабораторная работа №26 по курсу общей физики

Определение коэффициентов теплопроводности твердых диэлектриков

1 Цель работы

Изучение явления теплопроводности и измерение коэффициентов теплопроводности твердых диэлектриков.

2 Теоретическая часть

Теплопроводностью называют явление переноса теплоты от более нагретых тел или частей тела к менее нагретым. Основным законом теплопроводности является закон

Фурье, утверждаюший, что плотность теплового потока q прямо пропорциональна градиенту температуры:

	gradT ,	(2.1)
q

где коэффициент теплопроводности.

Плотность теплового потока представляет собой вектор, направленный в сторону распространения тепловой энергии с модулем, равным количеству теплоты, переносимому за еденицу времени через площадку еденичной площади, расположенную перпендикулярно направлению распространения тепла. Таким образом, количество теплоты dQ, переносимое за время dt через площадку dS, перпендикулярную некой оси x, равно:

dQ	T	dSdt ,	(2.2)

	x

Физический смысл коэффициента теплопроводности заключается в том, что он численно равен количеству теплоты, переданному за единицу времени через единичную площадку в перпендикулярном ей направлении при единичном градиенте температуры.

В случае идеального газа молекулярно-кинетическая теория для коэффициента

где плотность газа;

cV – удельная теплоемкость при постоянном объеме;средняя длина свободного пробега молекул;

v средняя скорость молекул.

Расчет величины коэффициента теплопроводности для твердых диэлектриков показывает, что при достаточно высоких температурах он обратно пропорционален абсолютной температуре.

В данной работе определяются коэффициенты теплопроводности двух твердых диэлектриков через известный через известный коэффициент теплопроводности третьего, эталонного тела. Пусть тела имеют форму достаточно тонких пластин, сложенных в стопу (см. рисунок). Считая, что температура изменяется только в направлении препендикулярном основанию стопы, то величина

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 165 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
17.03.2015212.99 Кб22Лабораторный практикум для заочников.doc
#
06.03.20162.59 Mб76Лабораторный практикум АМЭД.doc
#
18.03.20158.86 Mб253Лабораторный практикум по информатике.pdf
#
18.03.20158.8 Mб157Лабораторный практикум по информатике.pdf
#
06.03.20162.93 Mб116лабораторный практикум по тау.docx
#
18.03.20159.04 Mб12Лабораторный практикум по физике.pdf
#
18.03.201518.97 Mб157Лабораторный практикум.pdf
#
17.03.2015834.56 Кб96Лабораторный практикум__КиНСРСТ.doc
#
19.08.20192.96 Mб9Лабораторный практикум_Механика_молекулярка.doc
#
07.08.20195.32 Mб7ЛабРаб 01 Word1.doc
#
07.08.20191.12 Mб4ЛабРаб 02 Word2.doc