Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Измерение показателя адиабаты





Как было ранее установлено, показатель адиабаты равен
(10)
Один из методов его измерения (метод Клемана-Дезорма) обсуждался на предыдущем практическом занятии. Рассмотрим еще один метод, являющийся экспресс-методом. С ним связана одна из историй в физике.

Звук в газе является распространяющейся волной сжатия-разряжения. Ньютон был одним из первых, получивших выражение для скорости распространения волны в газе. Он использовал тот факт, что в среде, обладающей упругостью, звук распространяется со скоростью
(11)
где E - модуль упругости среды, r – плотность среды. При определении того, что в газе играет роль модуля упругости будем следовать Ньютону. Предположим, что в звуковой волне газ, сжимаясь, подчиняется закону Бойля-Мариотта. Выделим перпендикулярно направлению распространения тонкий слой малой толщины b. Для определенности рассмотрим распространяющуюся в направлении OX плоскую волну в газе. Если в волне слой сжался на Dx, то согласно закону Бойля-Мариотта:
, (12)
где DP - превышение давления в волне в данном месте над давлением P в невоз­мущенном газе. При Dx<<b уравнение (12) приводится к виду:
(13)
или
(14)
Уравнение (14) по форме полностью совпадает с законом Гука. Оно говорит, что сила упругости, отнесенная к единице площади, возникающая в слое газа, - DP - пропорциональна относительной деформации слоя. Коэффициент пропорциональности играет роль модуля упругости E. Таким образом, рассуждения Ньютона после подстановки соответствующего значения в (11) дают:
(15)

Заметим, что в приближении идеального газа уравнение состояния можно записать в виде:
(16)
поэтому выражение скорости распространения звука принимает вид:
(17)

Из уравнения (17) следует, что скорость звука в газе не зависит от давления, а зависит только от абсолютной температуры и от молярной массы газа. На этом основан эффектный демонстрационный опыт. Если мужчине вдохнуть гелий, и проговорить какую-нибудь фразу, то вместо тенора (баритона, баса) прозвучит тонкий дискант (почему?).

Для 200С формула Ньютона для скорости звука в воздухе дает

что существенно ниже экспериментального значения cS=343 м/с. Причина несогласия ньютоновской формулы с данными эксперимента состоит в принятии предположения об изотермическом сжатии газа в волне. Эту ошибку Ньютона исправил Лаплас. Он рассуждал примерно так. Колебания давления в звуковой волне происходят с большой частотой. А так как воздух – плохой проводник тепла, то сжатие-разряжение в звуковой волне скорее должны походить на адиабатический процесс, чем на изотермический. Вместо формулы (13) надо взять дифференциальное уравнение адиабаты:
(18)

Повторение выше проведенных рассуждений и выкладок, с учетом данной поправки, приводит к следующей формуле:
(19)
Воздух почти целиком представляет собой смесь двухатомных газов, для которых Так что поправленное значение для скорости звука оказывается равным Несогласие с экспериментальными данными имеет место только в четвертой значащей цифре.

Если иметь в виду уравнение Майера, то становится понятным, почему трудоемким и не очень точным измерениям CV и CP физики предпочитают измерение показателя адиабаты.







Дата добавления: 2015-12-04; просмотров: 266. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...


Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...


Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...


Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Способы тактических действий при проведении специальных операций Специальные операции проводятся с применением следующих основных тактических способов действий: охрана...

Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час...

Этапы творческого процесса в изобразительной деятельности По мнению многих авторов, возникновение творческого начала в детской художественной практике носит такой же поэтапный характер, как и процесс творчества у мастеров искусства...

Философские школы эпохи эллинизма (неоплатонизм, эпикуреизм, стоицизм, скептицизм). Эпоха эллинизма со времени походов Александра Македонского, в результате которых была образована гигантская империя от Индии на востоке до Греции и Македонии на западе...

Демографияда "Демографиялық жарылыс" дегеніміз не? Демография (грекше демос — халық) — халықтың құрылымын...

Субъективные признаки контрабанды огнестрельного оружия или его основных частей   Переходя к рассмотрению субъективной стороны контрабанды, остановимся на теоретическом понятии субъективной стороны состава преступления...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия