石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 【研究性问题】 1.用时差法测量不同温度下水中的声速，并分析之。 2.空气中声波的理论值与实验值的比较。 声波在理想气体中的传播可认为是绝热过程，由热力学理论可以导出其速度为 RT风 1 式中R—摩尔气体常数(R=8.314J/mol·K): 一一比热容之比（气体定压比热容与定容比热容之比）： μ一分子量： T一气体的开氏温度。 考虑到开氏温度与摄氏温度的换算关系I=+t,有 1u 从式中可以看出，温度是影响空气中声速的主要因素。如果忽略空气中的水蒸气和其他夹杂物的影 响，在0℃(T0=273.15R)时的声速： 在标准大气压力下，t=0℃时，-331.45m/s,因此 v=331.45/1+1 (T=273.14K0 V To 由于空气实际上并不是干燥的，总含有一些水蒸汽，经过对空气摩尔质量和比热比的修正，在温度 为t℃、相对湿度为r的空气中，声速为 ”=31.451+21+0319) Ps为t=0°C时空气的饱和蒸汽压，可从饱和蒸气压、燕压和温度的关系表中查出：P为大气压，取 P=1.013×10Pa即可，比热容之比可从干湿温度计上读出，由这些气体参量可以计算出声速，放上式可 作为空气中声速的理论计算公式。 编者：黄旭初 6 石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 【研究性问题】 1.用时差法测量不同温度下水中的声速，并分析之。 2.空气中声波的理论值与实验值的比较。 声波在理想气体中的传播可认为是绝热过程，由热力学理论可以导出其速度为 µ γRTK v = 式中 R——摩尔气体常数（R=8.314J/mol·K）； r——比热容之比（气体定压比热容与定容比热容之比）； μ——分子量； Tk——气体的开氏温度。 考虑到开氏温度与摄氏温度的换算关系Tk=T0+t，有 0 0 0 0 0 (1 ) 1 ( ) T t v T R T t RT t v = + = + + = µ γ µ γ 从式中可以看出，温度是影响空气中声速的主要因素。如果忽略空气中的水蒸气和其他夹杂物的影 响，在 0℃（T0=273.15K）时的声速： 在标准大气压力下，t=0℃时，u0=331.45m/s，因此 0 331.45 1 T t v = + (T0=273.14K) 由于空气实际上并不是干燥的，总含有一些水蒸汽，经过对空气摩尔质量和比热比的修正，在温度 为t0 C、相对湿度为r的空气中，声速为 331.45 (1 )(1 0.31 ) 0 P P T t v s γ = + + Ps为t＝0°C时空气的饱和蒸汽压 ,可从饱和蒸气压、蒸压和温度的关系表中查出；P为大气压，取 P=1.013×10 5 Pa即可，比热容之比可从干湿温度计上读出，由这些气体参量可以计算出声速，故上式可 作为空气中声速的理论计算公式。 编者：黄旭初 6