Grupa 1.1.2 Electronica
Scopul lucrarii
Lucrarea īsi propune a prezenta o modalitate experimentala pentru determinarea raportului caldurilor specifice la gaze prin metoda undei stationare.
Elemente de teorie
Propagarea undelor
sonore īntr-un gaz, datorita modificarilor rapide de presiune ce au
loc, poate fi considerata ca un proces adiabatic. Īn acest caz, viteza de
propagare a undelor sonore este data de relatia: 
(1), unde 
este raportul
caldurilor specifice la presiune constanta, respectiv la volum
constant, p - presiunea gazului, iar r densitatea lui.
# 515g64f 4;inānd seama de ecuatia de stare a gazului ideal scrisa sub
forma: 
(2), unde m este masa molara a
gazului, T temperatura absoluta si R constanta gazului ideal,
rezulta pentru viteza de propagare relatia: 
(3).
Īn urma reflexiei unei unde progresive la capatul īnchis al unui tub, īn interiorul acestuia se formeaza un sistem de unde stationare.
La capatul īnchis al tubului se formeaza īntotdeauna un nod de oscilatie īn cazul īn care nu au loc pierderi de energie prin reflexie, distanta dintre doua noduri sau ventre succesive fiind egala cu semilungimea de unda a undei progresive. Īntr-un tub īnchis, avānd lungimea data, se pot forma unde stationare prin modificarea frecventei generatorului.
Cānd
se formeaza un sistem de unde stationare, lungimea tubului, l, este
egala cu un numar īntreg de l : 
, k=1,2,3,4,. (4).
Viteza undelor sonore va fi: 
, unde n este frecventa
oscilatiilor proprii ale coloanei de aer, frecventa egala
cu frecventa generatorului.
Ţinānd
seama de relatia (4), obtinem pentru undele sonore
relatia: 
(6).
Numarul k poate fi determinat īn doua stari consecutive ale
sistemului pentru care se obtin unde stationare astfel: 
; 
(7) 
(8).
Viteza de propagare a
undelor sonore īn aer se determina cu ajutorul relatiei (7),
unde nk si nk+1 sunt
frecventele oscilatiilor sonore pentru care se obtin doua
sisteme de unde stationare consecutive. Se obtine pentru viteza
sunetului relatia: 
(9).
Cunoscānd valoarea vitezei
de propagare a sunetului īn aer la o anumita temperatura si
folosind relatia (1), se determina coeficientul g: 
(10).
Pentru ca īn interiorul tubului T sa se formeze o unda plana trebuie ca diametrul d al tubului sa fie mai mare ca l
II. Montajul experimental
Dispozitivul experimental utilizat īn aceasta lucrare este constituit dintr-un tub cilindric T din masa plastica de lungime fixa, avānd la unul din capete o casca telefonica C folosita ca generator de unde sonore, iar la celalalt capat un microfon M ca receptor, un generator de audiofrecventa GA si un osciloscop catodic OC (fig. 1.). Casca telefonica este conectata la bornele generatorului de audiofrecventa, iar microfonul M la bornele de intrare ale osciloscopului catodic.
Se alimenteaza osciloscopul catodic si generatorul de audiofrecventa la prizele de la reteaua de 220V.
Se conecteaza casca telefonica la bornele generatorului de audiofrecventa si microfonul M la borna de intrare a osciloscopului catodic.
Se pune īn functiune osciloscopul catodic si se asteapta cāteva minute pāna la aparitia spotului luminos pe ecranul acestuia. Se urmareste ca spotul sa fie clar si īn centrul ecranului.
Se pune īn functiune generatorul de audiofrecventa si se asteapta cāteva minute pāna cānd acesta intra īn regim de lucru.
Se roteste butonul de frecvente al generatorului de audiofrecventa si se excita unde stationare īn tubul T īnchis la ambele capete.
Obtinerea sistemului de unde stationare īn tubul T corespunde maximului oscilatiilor pe ecranul osciloscopului catodic.
Se citeste de mai multe ori frecventa pentru care s-au obtinut unde stationare si se ia pentru frecventa valoarea medie aritmetica. Apoi se roteste butonul generatorului de audiofrecventa si se gaseste o alta frecventa pentru care se obtine din nou un sistem de unde stationare. Ca si anterior se determina de mai multe ori frecventa undelor sonore si se ia valoarea medie.
IV. Culegerea si prelucrarea datelor
Cu ajutorul relatiei (9) se determina viteza de propagare a sunetului īn aer, unde nk si nk+1 sunt cele doua frecvente gasite anterior, iar l lungimea tubului.
Cunoscānd valoarea vitezei de propagare a undelor sonore īn aer , se determina coeficientul g, cu ajutorul relatiei (10).
Presiunea P a aerului se citeste la un barometru, iar densitatea r a aerului la temperatura camerei t=20 C si presiunea p=760 torr este r=1.205 Kg/m3.
|
Nr. det. |
l(m) |
nk+1(Hz) |
nk(Hz) |
t( C) |
r(Kg/m3) |
P(N/m2) |
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fisa de lucru a studentului Constantinescu Nicolae Cristian
|
Nr. det. |
l(m) |
nk+1(Hz) |
nk(Hz) |
t( C) |
r(Kg/m3) |
P(N/m2) |
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
