12552

Измерение показателя адиабаты акустическим методом

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №5т Измерение показателя адиабаты акустическим методом Введение Скорость звука может быть выражена через коэффициент адиабатной сжимаемости среды. Сжимаемость вычисляется через уравнение состояния. Следовательно опыты по измерению ско...

Русский

2013-05-01

469 KB

9 чел.

Лабораторная   работа   №5т

Измерение показателя адиабаты акустическим методом

Введение

Скорость звука может быть выражена через коэффициент адиабатной сжимаемости среды. Сжимаемость вычисляется через уравнение состояния. Следовательно, опыты по измерению скорости звука дают информацию об уравнении состояния среды. В лабораторной работе проводится измерение скорости звука при разных температурах в атмосферном воздухе и затем определяется показатель адиабаты. Экспериментальное значение показателя адиабаты сравнивается с теоретическим, полученным с привлечением уравнения состояния идеального газа. По соответствию теории и эксперимента можно судить о пределах применимости уравнения состояния идеального газа.

1. Распространение акустических колебаний в сплошной среде.

Акустическими (упругими) волнами называют распространяющиеся в упругой среде механические возмущения (деформации), которые могут возникать в любой материальной среде – твердой, жидкой, газообразной. Возмущение от источника передается близлежащим частицам среды, которые смещаются относительно исходных точек равновесия. Эти смещения в силу действия упругих сил в среде в свою очередь вызывают движение соседних частиц и т.д. В среде возникает упругая волна, переносящая энергию от источника возмущений в направлении своего распространения, причем перенос энергии происходит без переноса вещества. Таким образом, волны порождаются колебаниями локальных объемов среды. Геометрическое место точек среды, в которых в фиксированный момент времени фаза волны имеет одно и то же значение, называют волновой поверхностью или фронтом волны.

С другой стороны, состояние движения жидкости или газа определено полностью, если известны как функции времени и координат следующие физические величины: плотность , давление Р, компоненты скорости  и температура Т. Для их нахождения необходимо иметь шесть независимых уравнений, содержащих эти функции и их производные.

Остановимся на обсуждении этих уравнений:

Уравнение состояния выражает зависимость давления от объема вещества и температуры. В общем виде оно может быть получено, если известен один из термодинамических потенциалов. Для адиабатических процессов уравнение состояние удобно выражать в виде функции давления от объема v и энтропии s единицы массы:

,       (1.1)

где u – удельная внутренняя энергия.

В этом случае уравнение состояния в координатах s и v, содержащего внутреннюю энергию u(s,v), можно представить в виде степенного ряда по отклонениям независимых переменных от тех значений s0 и v0, которые они имели в невозмущенном газе:

(1.2)

Тогда уравнение состояния будет иметь вид:

,     (1.3)

где  - плотность не возмущенной среды;  - адиабатный коэффициент сжатия.

Для адиабатических процессов уравнение состояния будет иметь вид:

     (1.4)

В дальнейшем мы будем использовать определения термодинамических величин для локальных отклонений от равновесных значений. В этой связи, для простоты записи в выражении (1.4) и в тексте ниже, будем опускать штрихи.

 Уравнение непрерывности является математической формулировкой закона сохранения массы вещества. Пусть некоторый объем пространства V ограничен поверхностью f, проницаемой для газа. Элемент объема , содержащий массу газа . Масса газа, ограниченная поверхностью f, равна интегралу . Изменение массы газа в единицу времени:

     (1.5)

Согласно закону сохранения массы, изменение массы в данном объеме должно компенсироваться массой газа, проникающей через поверхность. Обозначим элемент поверхности , единичный вектор  нормали к этому элементу, плотность газа , скорость потока газа через элемент поверхности . Тогда масса газа, протекающего через элемент площади  в единицу времени в направлении нормали , определяется формулой:

      (1.6)

Полный поток газа через поверхность f, охватывающую объем V, определяется:

      (1.7)

Сумма изменения массы вещества в единицу времени (1.5) и полного потока массы через поверхность, ограничивающую данный объем (1.7), должна быть равна нулю.

     (1.8)

Формула (1.8) – это закон сохранения массы, записанный в интегральной форме. Используя теорему Остроградского-Гаусса:

     (1.9)

получим уравнение непрерывности в дифференциальной форме:

      (1.10)

Уравнение Эйлера. Выделим из пространства, занятого текущей жидкостью или газом, объем V, ограниченный поверхностью f. Внешнее давление Р на поверхность f по закону Паскаля направлено по внутренней нормали к поверхности. Сила давления dF на элемент поверхности df с единичным вектором нормали , равна , компонента силы по оси i (i=1,2,3) dFi= - Pidfi. Полная сила, действующая на все элементы поверхности в направлении координатной оси i, составляет . На основании теоремы Остроградского-Гаусса этот интеграл преобразуется в интеграл по объему:

.       (1.11)

Величина, стоящая под знаком интеграла, представляет компоненту силы, действующей на газ, заключенный в элементе объема dV. Если ускорение частиц газа в пределах элемента объема dV есть , то согласно закону динамики Ньютона

     (1.12)

Отсюда следует дифференциальное уравнение движения

        (1.13)

Это уравнение называют уравнением Эйлера.

Здесь  - полное ускорение частицы движущегося газа, состоящее из мгновенного  и переносного  ускорений:

       (1.14)

В развернутом виде переносное ускорение представляет сумму:

      (1.15)

С учетом (1.15) для полного ускорения, уравнение (1.12) принимает следующий вид:

      (1.16)

Или в векторной форме

       (1.17)

Каждую из искомых функций представим в виде её значения для покоящегося газа и небольшого приращения, зависящего от малых изменений, переменных относительно начальных значений. В этом случае в уравнениях состояния (1.4) останутся только величины первого порядка. Для уравнения непрерывности (1.10), учитывая условия, что произведение производных от скорости по координатам и малых приращений плотности – величина второго порядка малости, и отбрасывая их, получим линейное уравнение непрерывности:

=0.         (1.18)

В уравнении Эйлера переносное ускорение  является также величиной второго порядка малости, если скорость  – малая величина первого порядка и членами  можно пренебречь по сравнению с величинами  , тогда уравнение Эйлера в линейном приближении будет иметь вид:

        (1.19)

Тогда в векторной форме уравнения гидродинамики и состояния в линейном приближении имеют следующий вид:

   (1.20)

где  - величины первого порядка;   - средние значения соответствующих величин; W – скорость распространения акустических волн.

Потенциал скорости. Система уравнений идеальной жидкости или газа (1.20) составлена в геометрических переменных Эйлера относительно скалярных () полей и векторного поля . В общем случае векторное поле представляет собой наложение потенциального и соленоидальное полей: .

Для потенциального поля , т.е. линии этого поля не замкнуты. Соленоидальное же поле – вихревое, его линии замыкаются сами на себя, следовательно .

Покажем, что векторное поле скорости, входящее в уравнение (1.20), состоит только из потенциального. С этой целью представим уравнение Эйлера в виде интеграла по времени:

      (1.21)

Применим к выражению (1.21) дифференциальную операцию rot, из которой следует, что правая часть будет равна нулю. Откуда следует, что  , а векторное поле , удовлетворяющее линейному уравнению (1.21) имеет потенциальный характер. Интеграл, входящий в выражение (1.21), называется потенциалом скоростей.

       (1.22)

Сравнивая (1.21) и (1.22) получим

        (1.23)

Таким образом, определение потенциала скорости (1.22) и уравнения линейного приближения (1.20) позволяют определить весь набор термодинамических величин, характеризующих распространение акустических волн в веществе.

Можно показать, что все термодинамические величины  связаны с одной гидродинамической функцией – с потенциалом скорости, простыми соотношениями:

         (1.24)

Если  в качестве независимой переменной принять абсолютную температуру T, то можно  преобразовать шесть уравнений для шести функций первых двух выражений (1.24) в одно уравнение относительно потенциала скорости. Для этого второе уравнение непрерывности в системе линейных уравнений (1.20) с учетом (1.23) можно представить в виде:

.        (1.25)

Взяв производную по времени от второго уравнения системы (1.24) и подставив ее в выражение (1.25) нетрудно получить:

      (1.26)

Это есть дифференциальное уравнение второго порядка по времени и координатам относительно потенциала скорости. Частным решением волнового уравнения (1.26) является функция

,       (1.27)

где  - фазовая скорость распространения акустического возмущения или скорость звука в среде.

Если учесть определение коэффициента адиабатной сжимаемости:

       (1.28)

где  - удельный объем, тогда формулу для фазовой скорости можно связать с уравнением состояния .

С этой целью воспользуемся первым началом термодинамики, которое позволяет установить связь между коэффициентами сжимаемости для адиабатического и изотермического процессов и теплоемкостями для любого фазового состояния вещества в виде:

,       (1.29)

откуда . Тогда выражение для скорости звука будут иметь вид:

     (1.30)

Для вычисления скорости звука по этой формуле необходимо знать уравнение состояния вещества, т.е. функциональную зависимость между давлением, плотностью и температурой. Опыт показывает, что пары и газы при невысоких давлениях и достаточно высокой температуре, подчиняется уравнению состояния для идеального газа:

,        (1.31)

где R=8,314 кДж/(кМоль*К) – универсальная газовая постоянная, М=28,96 кг/кмоль – молярная масса.

Тогда выражение (1.30) для скорости звука будет иметь вид:

.      (1.31)

Часто для реальных газов используют уравнение состояния с так называемыми вириальными коэффициентами:

,      (1.32)

где В(Т), С(Т) – второй и третий вириальные коэффициенты.

Учитывая лишь второй вириальный коэффициент и соотношение V-1, получим формулу для скорости звука в реальном газе:

,  (1.33)

которая может быть использована для вычисления скорости звука, второго вириального коэффициента и определения показателя адиабаты .

Таким образом, для нахождения показателя адиабаты , согласно (1.31), необходимо иметь набор экспериментальных значений W(Т). Если  зависимость  представляет собой  линейную функцию, то можно в качестве уравнения состояния среды, в которой распространяются акустические колебания, использовать уравнение состояния для идеального газа. Важно, что между уравнением состояния среды и температурной зависимостью скорости звука имеется определенные однозначные соответствия, тогда имея опытные зависимости W(T) можно судить о выражении для уравнения состояния и наоборот.

Скорость звука W(T), в данной работе, планируется измерить акустическим методом, формируя волновые пакеты на одном конце волновода и регистрируя их на другом – с помощью микрофона. Зная время движения такого пакета и длину волны волновода, можно легко определить искомую величину.

2. Описание  экспериментальной установки

В основу экспериментального определения скорости звука в данной работе положен импульсный метод, в котором скорость звука определяется абсолютным методом измерения, используя формулу:

,        (2.1)

где L – расстояние между источником и приемником звуковых колебаний;  - время прохождения звукового сигнала от источника к приемнику.

Если расстояние L=(273)мм определяется простым измерительным устройством, то величина  находится значительно сложнее.

В данной работе измерение времени продвижения фронта звуковой волны производится на установке, блок- схема которой приведена на Рисунке 2.1.

Рис. 2.1. Блок- схема измерительной установки

1 – генератор прямоугольных импульсов Г5-54; 2 – волновод; 3 – динамик DXI30N-A; 4 – микрофон МКЭ-3; 5 – электронный усилитель; 6 – стабилизированный источник постоянного тока; 7 – частотомер Ч3-54, выполняющий функции хронометра; 8 – универсальный вольтметр В7-21; 9 – сосуд с тающим льдом; 10 – понижающий трансформатор; 11 – выпрямитель; 12 – регулятор мощности; 13 – персональный IBM совместимый компьютер; 14 – плата цифрового ввода-вывода PCI-1753.

С генератора прямоугольных импульсов 1, сигнал положительной полярности  амплитудой 12 вольт через согласующее устройство, подается на динамик. Одновременно, передним фронтом этого же импульса включается блок измерителя интервалов времени частотомера 7 по входу «В». Электрический сигнал, поданный на динамик, преобразуется в акустический волновой пакет, который распространяется в среде   атмосферного воздуха, заключенного в волновод 2, и через время  достигает микрофона 4, которым преобразуется в электрический сигнал величиной порядка 2*10-3 вольта. Однако пороговое значение сигналов запуска и останова измерителя интервалов времени (частотомер Ч3-54) составляет примерно 0,3 вольта. Поэтому сигнал с микрофона усиливается в усилителе 5 с коэффициентом усиления ~103. Усилитель питается от стандартного двухполярного источника постоянного тока 6. Усиленный до 2 вольт  сигнал попадает на вход «Г» измерителя интервалов времени частотомера и останавливает его счет. Экспериментально было установлено, что измеренное время  составляет порядка ~1060 мксек  и оказывается большим, чем расчетное время продвижения фронта , полученное на основе справочных данных. Корректное определение времени   можно произвести калибровкой экспериментальной установки. Для этого, зная параметры волновода (длину L),  справочное значение 1,4020 [1] для воздуха, используя выражение (1.31) и значение температуры волновода можно  определить скорость звука W(T), а по ней легко найти значение расчетного  времени продвижения фронта  ,  которое, как оказалось, составляет порядка ~790мксек. Тогда аппаратурное время задержки будет определяться разностью , а с учетом этой систематической погрешности экспериментальное значение времени распространения волнового пакета будет равно  . Этот факт объясняется следующим образом: измеритель интервалов времени запускается передним фронтом импульса, время нарастания которого 10-6 секунды, т.е. практически мгновенно и им можно пренебречь. С другой стороны останавливается измеритель интервалов времени усиленным сигналом, сгенерированном в микрофоне. Поскольку электретный микрофон типа МКЭ-3 обладает полосой пропускания частот в области до 15 кГц (а любой импульс можно представить  как суперпозицию гармонических сигналов различной частоты), то, естественно, частоты, лежащие выше 15кГц, микрофоном не воспринимаются. Так как высокочастотные гармоники и определяют время нарастания фронта импульса, то снимаемый с микрофона сигнал будет систематически запаздывать во времени. В первом приближении время нарастания фронта  импульса в этом случае можно оценить как секунды. Если пренебречь временем запаздывания в схеме усиления (что достигается увеличением верхней его граничной частоты полосы пропускания до 1МГц), то, как показывают выше приведенные значения  и , аппаратурное время задержки будет составлять  270мксек, которое полностью обусловлено инерционными свойствами микрофона и  не зависит от температуры.

Общая схема волновода представлена на Рис. 2.2. Сам волновод представляет алюминиевую трубу (5) диаметром 30 мм и длиною L=(273+1)мм с намотанной  нихромовой спиралью (6), которая разогревается постоянным током (постоянный ток нужен для того, чтобы не было паразитных наводок на термопаре). С торцов волновод закрыт теплоизоляционными заглушками (2), служащими одновременно и креплением для динамика DXI30N-A (1), и микрофона МКЭ-3 (9). Сам волновод крепится пружинами (3) к внешнему корпусу. Пружины нужны для того, чтобы внешние вибрации не влияли на микрофон. Внешний корпус (7) представляет из себя пластиковую трубу диаметром 11 см, снаружи и с торцов внешний корпус покрыт теплоизоляцией (8), препятствующей быстрому охлаждению трубы. Измерение температуры осуществляется медь-константановой термопарой (4), холодный конец которой опущен в сосуд с тающим льдом, а горячий – закреплен на внутренней стенке волновода, так чтобы он показывал ее температуру.

В качестве измерителя термо-ЭДС используется цифровой вольтметр В7-21, при этом по результатам калибровки получена формула для преобразования термо-ЭДС в температуру:

,      (2.2)

где Т - температура (в градусах Цельсия), Е – термо-ЭДС (в милливольтах),  - градуировочные коэффициенты, равные 0.00.2 и 24.500.05 соответственно.

Рис. 2.2. Продольный разрез экспериментальной установки

1 – динамик; 2 – текстолитовая заглушка; 3 – пружина; 4 – термопара; 5 – алюминиевая труба; 6 – нихромовая спираль для нагрева; 7 – внешний корпус; 8 – теплоизоляция; 9 – микрофон.

Связь нагревателя с компьютером реализована через два электронных ключа на основе оптронов. Это сделано для того, чтобы гальванически развязать компьютер и установку, что исключает повреждение компьютера при неисправности в ключевой схеме. В качестве нагревателя волновода служит нихромовая спираль сопротивлением 12,4 Ома. Стартует эксперимент по программе, нажатием на кнопку «Запуск» при этом нагреватель волновода, с помощью реле,  запитывается напряжением 34 вольта. При  этом в спирали выделяется  максимальная  тепловая  мощность и реализуется быстрый разогрев волновода, как показано на  Рис. 2.3.  в области времен  от 0  до t1. После того, как максимальная температура волновода достигнута (устанавливается по  программе), подается напряжение на другой электронный ключ, которым  включается последовательно с основным нагревателем добавочное сопротивление номиналом 20 Ом. При этом достигается примерное равновесие между стоком тепла от волновода за счет естественной конвекции  и источниками тепла за счет протекания электрического тока. За интервал времени  t2-t1 (Рис.2.3.),  происходит теплообмен между волноводом и атмосферным воздухом, заключенным в Длительность интервала t1-t2 задается временем нагревания воздуха в волноводе и равна примерно 6 минутам (проверено экспериментально на этой установке) и устанавливается в начальных   настройках программы. Такая схема нагрева позволяет за сравнительно небольшое время достичь практически равновесного состояния температур между средой внутри волновода Tср и самим волноводом.

2.3. Временя зависимость разогрева волновода

Таким образом, за два временных этапа температура среды  в волноводе достигает максимального значения и остается постоянной во времени. С этого момента по установкам программы отключается  нагреватель и начинается спад температуры волновода за счет стока тепла в окружающую среду. При этом за определенные промежутки времени производится регистрация ЭДС термопары и времени распространения волнового пакета , по которым и определяется температурная зависимость скорости звука.

Для регистрации  ЭДС термопары и времени  используются вольтметр В7-21 и хронометр Ч3-54, сигнал с которых в цифровой форме подается на стандартную  плату ввода-вывода РСI-1753, которая служит промежуточным звеном между экспериментальной установкой и персональным компьютером. Необходимость включения между компьютером и установкой промежуточного звена – платы РСI-1753 вызвана потребностью согласования и обработки входящих и выходящих сигналов с РСI интерфейсом компьютера.  Плата PCI-1753 обеспечивает  96 каналов цифрового ввода/вывода через 12 портов, каждый порт может программироваться либо как порт ввода, либо как порт вывода и обеспечивает связь с 8 каналами. Выходные данные порта могут быть программно считаны. В данной работе задействованы шесть каналов для связи с хронометром, четыре канала с  вольтметром и два канала для управления режимом разогрева волновода.  Обработка результатов  реализуются с помощью программы, блок-схема которой представлена на Рис.2.4.

Рис. 2.4. Алгоритм выполнения программы.

На начальном этапе работы  с программой необходимо реализовать команду: «Работа – Выбрать устройство». При этом мы явно указываем адрес карты цифрового ввода-вывода  (Рис.2.5)

Рис. 2.5. Меню программы: вкладка «Работа»

Рис. 2.6. Выбор устройства

В дополнение к программе разработано несколько полезных функций, облегчающих работу с программой. Данные функции можно попробовать во вкладке главного меню программы «Настройка».

Рис. 2.7. Главное меню пункт «Настройка»

Следующая необходимая функция это «Начальные настройки» (Рис. 2.7.) Она является хранилищем исходных  данных и формой для их отображения (Рис.2.8.). Здесь можно изменить константы эксперимента, если вы авторизированы как администратор.

Рис. 2.8. Информационное окно «Начальные настройки»

Вторая из этих функций – это «Проверка оборудования». При нажатии на эту кнопку и при условии, что выбрано устройство ввода-вывода («Работа» - «Выбрать устройство»), появляется информационное сообщение (Рис.2.9) в котором отображается температура волновода, пересчитанная через термоЭДС и средняя температура по так называемому  газовому термометру, пересчитанная через время прохождения волнового пакета через волновод. При этом определение температуры по газовому термометру осуществляется на основе выражения (1.31). В данной работе скорость звука рассчитывается по   классической формуле  и определяется средней по объему волновода температурой воздуха. Тогда, задавая справочное значение , R и М для воздуха, используя формулу (1.31), можно  определить среднюю температура ТГ в объеме газового пространства волновода, которая и представлена в данной работе.

Рис. 2.9. Информационное окно «Проверка оборудования»

После выбора устройства установки и  параметров эксперимента  по  программе стала доступной кнопка «Запуск», которая раньше была не доступна.

Рис. 2.10. Меню программы «Работа – Запуск»

При реализации команды «Запуск» происходит последовательное выполнение  алгоритма выполнения работы:

Включается интенсивный нагрев установки до указанной в  программе температуры. Через заданное время t1 (Рис.2.3.) включается добавочное сопротивление в цепь нагревателя, что уменьшает его мощность в 2.5 раза.

        В момент t2 отключается нагрев и  реализуется режим «Измерение».

Рис. 2.11. Динамика температурных полей: сплошная линия - термопарный датчик, пунктир - газовый термометр.

       В режиме «Измерение» в  настройках программы задано число снимаемых точек и интервал  времени  между каждым измерением, при этом снимаются показания с вольтметра и частотомера и заносятся в окно ListBox (справа на главной форме программы).

Одновременно с этим строятся графики зависимостей  температуры от времени  термопарного ТТ , и  газового ТГ термометров.

В настройках программы задано число снимаемых точек и время между каждым измерением. Их произведение и дает полное время проведения опыта в режиме измерения.

После выполнения эксперимента  на экране монитора появляется информационное сообщение о том, что измерение закончено и  на экране монитора можно наблюдать временное поведение температур на участках: форсированный разогрев,  релаксационный период и охлаждение волновода в режиме измерение (Рис. 2.11.).

При этом становится доступным  меню «Расчет – результаты измерения». При активировании этого режима  появляется форма с результатами измерения в  виде таблицы повременной регистрации измеряемых и расчетных величин (Таб. 2.1) в колонках которой размещены:

1) Текущее время с момента включения режима «Измерение»;

2) ЭДС  термопары;

3) Показания времени хронометра;

4) Времени прохождения волнового пакета;

5)  Значение абсолютной температуры по термопарному датчику ТТ;

6) Квадратный  корень из значения абсолютный температуры;

7) Скорость распространения волнового пакета;

8) Значение средней температуры в объеме волновода по газовому датчику ТГ.

После выполнения цикла в режиме «Измерение» производится расчет показателя адиабаты методом наименьших квадратов и становится доступной графическая зависимость W=f(T0.5), а также меню «Расчет – результаты измерения». При реализации этого меню появляется форма с результатами измерения.

На форме результатов измерения расположена кнопка «Построить» для визуализации соответствующих графиков.

Рис. 2.12. Форма «Результаты измерения» - Построение графиков.

Далее, после того как результаты измерения и значение искомых величин осмыслены, можно реализовать функцию сохранения результатов. При нажатии на кнопку «Сохранить результаты» появляется стандартный диалог сохранения файла и окно для персональной регистрации состава бригады, номера студенческой группы и даты выполнения работы.

Рис. 2.13. Стандартный диалог сохранения файлов.

Присвоив имя сохраняемого файла, программа создает файл с расширением .xls, который можно открыть программой Excel. Программа копирует таблицу результатов измерения, расположенную на форме результатов, в такой файл (Табл.2.1.)

Таблица 2.1. Опытные данные лабораторной работы

 

3.Методика  проведения эксперимента

3.1. Подготовка к опыту

Ознакомиться с описанием и правилами пользования генератором Г5-54, вольтметром В7-21, частотомером Ч3-54. Наполнить сосуд Дьюара тающим льдом. Включить все приборы и активировать персональный компьютер дать им прогреться согласно инструкции по пользованию.

3.2. Задание

Измерить зависимость скорости звука в воздухе как функцию  от  температуры и определить отношение теплоемкостей при постоянном давлении Ср и постоянном объеме СV.

Исходным результатом проведения эксперимента является снятие зависимости времени задержки звуковых колебаний в воздухе внутри волновода  от термо - ЭДС при изменении температуры в диапазоне

 ~(25 115).

3.3. Проведение измерений

3.3.1. Настройка хронометра на измерение времени распространения волнового пакета в волноводе , для этого изменяя уровень срабатывания по входам «В» и «Г» добиться стабильного воспроизведения показаний хронометра ~(1050-1065) мксек, не зависящих от амплитуды стартового импульса, положений аттенюаторов по обоим входам.

3.3.2. Активируется программа 5т.

3.3.3. На главном меню в режиме «Работа» (Рис. 2.5.) опцией «Выбрать устройство» (Рис.2.6.) реализуется команда «Селект».

3.3.4. В режиме  реализации опции «Проверка оборудования»  (Рис.2.9.) определить  температуру по термопарному термометру. Далее используя выражение (1.31) найти расчетное время  при данной температуре волновода. Тогда искомая величина аппаратурного времени задержки будет равна , которая заносится  в окно «Начальные настройки» (Рис.2.8.).

3.3.5.  Производится настройка газового термометра в режиме  активации опции «Проверка оборудования», при этом, варьируя константой L добиться равенства абсолютных показаний газового и термопарного термометров, важно, что  в информационном окне   появляются сообщения об абсолютных  значениях этих температур (Рис.2.9.) .

3.3.6. На главном меню кнопкой «Запуск» (Рис.2.10.) автоматически реализуется алгоритм выполнения программы.

   3.4. Обработка экспериментальных данных

3.4.1. Реализовав команду «Сохранить Результаты», перенести исходную таблицу опытных данных (Табл.2.1) на свой цифровой носитель.

3.4.2. Построить графики зависимостей  Wi=f(Ti 0.5)  и lnТГ=F(t) для  режима измерения, методом наименьших квадратов  определить величины подбираемых параметров и их  погрешности, рассчитать искомую величину .  

3.4.3.  В представляемом отчете отобразить на одном графике зависимости ТТ=f(t), ТГ=f(t). Дать качественные  комментарии  различному их временному поведению.

3.4.4. Рассчитать погрешности измерения температуры Т,  времени бега волнового пакета - , скорости звука - и показателя адиабаты - .

3.4.5. По итогам работы оформить отчет  и сделать физически обоснованные выводы.

Литература

1. Варгафтик Н. Б., Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей,-М.: Из-во «Наука», 1972. Первое издание, -719 стр.;

2. Базаров И. П., Термодинамика, Учебник.- М.: Высш. шк., 1991.-376 стр.;

3. Стретт Д ж., Теория звука, пер. с англ., 2 изд., т. 1—2, М., 1955;

4. Красильников В. А., Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твёрдых телах, 3 изд., -М:, 1960. – 420 стр.;

5. Розенберг Л. Д., Рассказ о неслышимом звуке, -М.: Ин. Лит-ра, 1961.-360 стр.;

6. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред. –М.:  Гос. Изд.  тех. лит-ры, 1964. -796 стр.;

7. Скучек  Е., Основы акустики. –М.:  Мир, 1973. -376 стр.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5743. Генри ФОРД 57.5 KB
  Генри ФОРД Задайте вопрос: кто изобрел автомобиль? Многие ответят: Генри Форд. Это распространенное заблуждение - награда человеку, который сделал автомобиль доступным для миллионов людей. Хотя считается, что автомобиль был придуман и рожден в ...
5744. Обработка стали. Материаловедение. Элементы теории термической обработки стали 1.65 MB
  Элементы теории термической обработки стали Вступление Технология металлов состоит из трех основных видов: металлургии – получение металла заданного состава механической технологии – получение из металла изделий заданной внешней формы те...
5745. Акционерное общество как юридическое лицо 109 KB
  Введение В гражданском праве РФ (ст. 50 ГК РФ) среди коммерческих юридических лиц рассматривается несколько организационно - правовых форм, таких как: хозяйственные товарищества...
5746. Рынок ценных бумаг в Казахстане 83 KB
  В общем виде рынок ценных бумаг можно определить как совокупность экономических отношений по поводу выпуска и обращения ценных бумаг между его участниками. Рынок ценных бумаг - это составная часть рынка любой страны. Классификация видо...
5747. Бюджетный дефицит и его значение 160 KB
  Введение Бюджетный дефицит - превышение расходов бюджета над его доходами - это финансовое явление, с которым в те или иные периоды своей истории неизбежно сталкивались все государства мира. Полностью сбалансированный государственный бюджет, то есть...
5748. Внутренняя среда предприятия. Внутренние переменные 161.5 KB
  Любая организация находится и функционирует в среде. В менеджменте под средой организации понимается наличие условий и факторов, которые воздействуют на функционирование фирмы и требуют принятия управленческих решений, направленных на их уп...
5749. Организация связи городского узла Интернет. Расчет количества линий коммутируемого доступа 52.5 KB
  Введение По данным исследовательских и консалтинговых компаний совсем недавно количество пользователей сети Интернет превышало 100 млн. Интернет предлагает своим пользователям самые разнообразные услуги, производители оборудования и ПО регулярно соз...
5750. Физиологические особенности лошади 134.5 KB
  На протяжении тысячелетий лошадь остаётся верным спутником и помощником человека. Трудно назвать другое животное, чьё значение для нас было бы столь велико. Уже более четырех десятилетий общая численность лошадей в мире остаётся стабильной...
5751. История фирмы Сименс 81.5 KB
  Биография основателя компании Сименс. 13 декабря 1816 г. в городе Ленте близ Ганновера родился Вернер Сименс - будущий инженер, изобретатель, ученый, промышленник, общественный деятель. Окончив с отличием гимназию в Любеке, затем артиллерийское инже...