Порядок виконання роботи:

1. Повільно відсовують поршень від обрізу труби, безперервно постукуючи молоточком по камертону. При різкому підсиленні звуку підбирають положення поршня, переміщуючи його вперед і назад, що відповідає найбільшій гучності звуку, і вимірюють відстань l₁, від обрізу труби до поршня.

2. Переміщуючи поршень далі, повторюють дії пункту 1 і знаходять відстані l₁^’, l₂^’, l₃^’.

3. Двічі повторюють дії пп.1-2 , вимірюючи l₁^”, l₂^”, l₃^”. Обчислюють середнє значення величини довжини l₁ = ( l₁^’ + l₁^” + l₁^”’ ) /3 в кожній точці вимірювань.

4. За формулою (8) обчислюють λ, визначають v = λν і швидкість звуку при 0˚С за співвідношенням (9).

Результати вимірювань і розрахунків дати в таблиці:

ν	l1	l2	l3	λ	v	v0

У звіті подають повний розрахунок величин.

Дайте відповіді на запитання:

1. Як треба вести вимірювання, якщо камертон вііддалити від труби на деяку відстань b?

2. Як оцінити похибки вимірювань в цьому методі?

3. Як можна удосконалити метод вимірювань?

Лабораторная робота № 14.

Визначення показника адіабати повітря.

Прилади та приладдя: установка Клемана – Дезорма.

Коротка теорія та метод вимірювання

Адіабатичним називається процес, що протікає без теплообміну з навколишніми тілами. В газах адіабатичний процес можна здійснити при швидкому розширенні або стисканні газу. Проміжок часу стискання має бути такий, щоб не встиг відбутися теплообмін між газом і стінками посудини.

Адіабатичний процес описується рівнянням Пуаcсона:

p₁V₁^γ = p₂V₂^γ = const, (1)

де p - тиск, створюваний газом на стінки посудини об’ємом V. При цьому індекс “1” відноситься до одного стану газу , а індекс “2” - до іншого.

Графік процесу називається адіабатою, а величину γ показником адіабати. Вона дорівнює відношенню теплоємності газу при сталому тиску до теплоємності його при сталому об’ємі. В молекулярно-кінетичній теорії теплоємностей газу доводиться, що величина γ визначається числом ступенів вільності “і” молекули газу -

γ = ( і +2 ) / і. (2)

В одноатомних молекул число ступенів вільності і=3, у лінійних молекул і=5, у нелінійних розгалуджених молекул і=6.

В даній роботі застосовується метод Клемана –Дезорма, в якому на основі здійснення адіабатичного процесу в газі визначається величина показника адіабати.

В балоні місткістю до 20 л знаходиться повітря при кімнатній температурі T₀ та атмосферному тиску P₀. За допомогою насоса тиск в балоні підвищують та надають газові час охолодитись до кімнатної температури. Маємо початковий стан газу, що характеризується тиском P₀ + H, об’ємом V₀ та температурою T₀. Відкриваємо кран, надаємо газові можливості розширитися та швидко закриваємо кран. Час розширення газу малий порівняно з часом теплообміну його з навколишнім середовищем. Процес можна вважати адіабатним. При адіабатному розширенні температура газу знижується до Т₁. Другий стан газу характеризується параметрами P₀, V₁ і T₁. Зв’язок параметрів газу в цих двох станах описується співвідношенням (1). Ми, на жаль, не знаємо ні об’єму V₁, ні температури T₁. Тому, застосувавши додатково до цих двох станів рівняння Менделеєва-Клапейрона, можна записати такі дві рівності:

(P₀ + H)V₀^γ = P₀V₁^γ, V₀^γ-1 = T₁V₁^γ-1 (3)

Після закриття крану в посудині виявилась інша маса газу, що характеризується атмосферним тиском P₀, об’ємом V₀ і температурою T₁. Якщо при закритому крані надати можливості газу нагрітися до кімнатної температури T₀, то при незмінному об’ємі V₀ тиск газу підійметься до P₀ + h.

Маємо зв’язок двох станів при ізохоричному процесі

P₀ / T₁ = ( P₀ + h ) / T₀ (4)

Із співвідношень (3) – (4) одержуємо рівність

( P₀ + h ) / P₀ = T₀ / T₁ = ( V₁ / V₀ )^{γ -1} = ( P₀ + H ) / P₀ )^{γ -1}

Розділимо почленно крайні члени останньої рівності

1+h / P₀ = (1 + H / P₀ )^{γ -1}

і розкладемо праву частину рівності в ряд, приймаючи, що відношення h/P₀, а також H/P << 1. Тоді приходимо до рівняння

1 + h / P₀ = 1 + ( γ – 1 ) ( H / P₀ ),

або

γ = H / ( H – h ) (5)