Laborka 25, Nr �wiczenia

Nr wiczenia	Wyznaczanie stosunku dla powietrza i dwutlenku wgla metod akustyczn.			Ocena przygotowania teoretycznego.
25
Nr zespou	Nazwisko i imi			Ocena za sprawozdanie.
9	Wr�bel Pawe�
Data	Wydzia	Rok	Grupa	UWAGI:
29.02.2000	EAI i E	I	I

Cel wiczenia:

Wyznaczanie prdkoci dwiku, stosunku
oraz efektywnej liczby stopni swobody moleku gazu dla powietrza i dwutlenku wgla.

Wiadomoci teoretyczne:

Fale dwikowe s podunymi falami mechanicznymi. Mog si rozchodzi w ciaach staych, cieczach i gazach. Fale z zakresu 20 Hz - 20000 Hz s syszalne przez czowieka. Fale o czstotliwociach wyszych nazywamy ultradwikami, a niszych czstotliwociach infradwikami.

Fale dwikowe powstaj w wyniku drga strun (np. gitara, struny gosowe), drga sup�w powietrza (organy, saksofon), oraz drga r�nych pyt i membran (gonik, bben, wibrafon). Elementy drgajce periodycznie zagszczaj i rozrzedzaj otaczajce jej powietrze; Zagszczenie nastpuje w czasie ruchu do przodu, a rozrzedzanie w czasie ruchu powrotnego. Powietrze przenosi te zaburzenia na due odlegoci od r�da w postaci fali.

Fala paska wystpuje wtedy gdy zaburzenie rozchodzi si tylko w jednym kierunku. Powierzchnie falowe fali paskiej s paszczyznami, a promienie fali liniami prostymi, r�wnolegymi do siebie.

r�wnanie og�lne fali :

i jego rozwizanie :

Prdko dwiku

W ciele staym prdko dwiku v okrela stosunek moduu sprystoci E do gstoci r orodka.

W przypadku gaz�w modu Younga naley zastpi adiabatycznym moduem sprystoci, r�wnym iloczynowi cinienia p i stosunku ciepe waciwych

Z r�wnania Clapeyrona wynika nastpujcy wz�r na prdko v w gazie:

Fala wytworzona w ciele o skoczonych rozmiarach odbija si od granicy tego ciaa. Fala odbita porusza si w kierunku przeciwnym ni fala padajca i superpozycja tych dw�ch fal daje w wyniku fal wypadkow zwan fal stojc.

Rezonans: Zwykle, gdy ukad fizyczny zdolny do wykonywania drga jest pobudzany periodyczn seri impuls�w o czstoci zblionej do czstoci drga wasnych to ukad zostaje wprawiony w drgania o stosunkowo duej amplitudzie.

Ciepo waciwe:

Ciepo waciwe zaley od rodzaju substancji, a dla gaz�w r�wnie od rodzaju przemiany. Dla gaz�w wystpuje ciepo waciwe przy staej objtoci
i przy staym cinieniu
.

Ciepo molowe wyraa si wzorem
, gdzie c - ciepo waciwe, M - masa jednego mola substancji

Dla gaz�w wyr�niamy analogicznie do ciepa waciwego,
i
.

Przy czym wzajemna zaleno jest taka:

Liczb stopni swobody czsteczki nazywamy liczb niezalenych wsp�rzdnych, koniecznych do okrelenia pooenia czsteczki, albo ilo wszystkich sposob�w absorbowania przez czsteczk energii.

Zasada ekwipartycji energii m�wi, e dostpna energia zaley tylko od temperatury i taka sama ilo energii przypada na wszystkie stopnie swobody.

Gdy okrelimy f jako liczb stopni swobody to wtedy ciepa molowe wynosz
i
, czyli

Braki zasady ekwipartycji energii w zalenoci od temperatury

W niskich bd wysokich temperaturach niekt�re stopnie swobody zostaj „zamroone”, tzn. i czsteczka nie moe wykonywa ruchu zwizanego z danym stopniem swobody, wie si to z tym i energia drga jest wielkoci kwantowan.

Prdkoci poszczeg�lnych czsteczek s r�ne, przyjmuj rone wartoci z szerokiego zakresu. Jednake dla danego gazu istnieje charakterystyczny rozkad prdkoci czsteczek, kt�ry zaley od temperatury. Rozkad ten nazywany jest rozkadem Maxwella.

Prdko rednia kwadratowa drobin gazu jest to pierwiastek kwadratowy ze redniego kwadratu prdkoci czsteczek.

Prawa gazowe:

Prawo Boyle'a-Mariotte'a: przy staej temperaturze T zachodzi: