超音波による空気の比熱比の測定

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概要

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空気中超音波は可聴音より波長が短いので,空気中の音速やその変化を高い精度で求めることができる.また,気温が変わると音速も変わるので,音速から気温を求めると,瞬間的な気温の変化でも知ることができる.市販の超音波セラミックマイクロフォン(中心周波数40kHz)を用いて気温と音速との関係を調べた結果直線関係が得られたので,これにより,空気中での音速から気温や気温の変化を求められることが分かった.大型注射器の中に超音波セラミックマイクロフォンを入れ,ピストンを急に動かして器内の空気を断熱的に変化させる.このときの気温の変化を音速の変化から求め,これと体積変化とから空気の比熱比を求めた.超音波の送受信は,デジタルICやオペアンプで製作した装置を用いて行い,装置全体を小形化するよう留意した.また断熱変化したときの温度変化は,デジタルメモリースコープに記憶される電圧変化から求めた.
日本物理教育学会の論文
1984-05-30

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