Поширення звукової хвилі в газі (повітрі) відбувається адіабатично, так як стиснення і розрідження в газі змінюють один одного настільки швидко, що теплообмін між шарами газу, що мають різні температури, не встигає відбутися. Такі процеси описуються рівнянням (7). Відомо, що швидкість поширення звукової хвилі в газах залежить від показника адіабати g. Швидкість звуку в газах визначається формулою:
10)
де R - універсальна газова постійна, Т - температура газу, m - молярна маса газу.
Перетворюючи формулу (10), знаходимо:
11)
Таким чином, для визначення показника адіабати досить виміряти температуру газу і швидкість поширення звуку (молярна маса передбачається відомої - для повітря m = 29-10 -3 кг/моль).
Звукова хвиля, що поширюється уздовж труби, відчуває багаторазові відбиття від торців. Звукові коливання в трубі є накладенням всіх звукових хвиль і досить складні. Картина спрощується, якщо довжина труби L дорівнює цілому числу довжин півхвиль, тобто коли
12)
де l - довжина хвилі звуку в трубі; п - Будь-яке ціле число. p> Якщо умова (12) виконано, то хвиля, відбита від торця труби, яка повернулася до її початку і знову відображена, збігається по фазі з падаючої. При звукових коливаннях шари повітря, прилеглі у торцях трубки, що не відчувають зсуву (вузол - зміщення). Вузли зміщення повторюються по всій довжині труби через. Між вузлами знаходяться максимуми зміщення (Пучності). p> Швидкість звуку пов'язана з його частотою n і довжиною хвилі l співвідношенням:
13)
В
Довжина хвилі може бути знайдена із співвідношення:
17)
де L n - відстань між n положеннями телефону і мікрофона, в яких еліпс послідовно вироджується в прямі А і В (рис. 2).
З урахуванням формули (13) маємо:
18)
При незмінній частоті n звукового генератора (і, отже, незмінною довжині звукової хвилі l) можна змінювати відстань L n між телефоном і мікрофоном. Для цього мікрофон або телефон наближаються або віддаляються один від одного за допомогою спеціального стрижня на установці. Даний стрижень градуйований шкалою, ціна розподілу якої 5 Г— 10 -5 м. Спостерігаючи положення, в яких еліпс вироджується в пряму, маємо:
19),,
тобто одно кутовому коефіцієнту графіка, який зображує залежність L n від номера положення п. Швидкість звуку знаходиться за формулою (13), а відношення питомих теплоємкостей розраховується за формулою (11).
Розрахункова частина
Після зняття показань з установки отримуємо 3 серії вимірювань. Кожній серії відповідає своє значення частоти звукової хвилі n. Для більшої достовірності вимірювань, вимірювання кожної серії зняті для двох випадків: а) - мікрофон рухається у напрямку від телефону, б) - мікрофон рухається у напрямку до телефону. br/>
а)
серія 1
серія 2
серія 3
n
n 1 , Гц Г— 10 3
L n , м
n 2 , Гц Г— 10 3
L n , м
n 3 , Гц Г— 10 3
L n , м
1
3,001
0,046
4,5
0,022
6
0,045
2
0,103
0,061
0,073
3
0,161
0,099
0,101
4
0,219
0,137
0,130
5
0,276
0,176
0,157
б)
серія 1
серія 2
серія 3
n
n 1 , Гц Г— 10 3
L n , м
n 2 , Гц Г— 10 3
L n ...
