Скоростта на звука във въздуха

За много, дори години след дипломирането, не е известно каква е скоростта на звука във въздуха. Някой слушаше небрежно учителя и някой просто не разбираше напълно представения материал. Е, може би е време да запълни тази пропаст в знанието. Днес ние не само посочваме "сухи" фигури, а обясняваме самия механизъм, който определя скоростта на звука във въздуха.

Както знаете, въздухът е колекция от различни газове. Малко повече от 78% е азот, почти 21% е кислород, а останалото е въглероден диоксид и инертни газове. Следователно, става дума за скоростта на разпространение на звука в газообразна среда.

Първо, нека да определим, че такъв звук. Със сигурност много хора са чували думите "звукови вълни" или "звукови вибрации". Например, дифузьорът на звуковата възпроизвеждаща колона се осцилира с определена честота, която се класифицира като звук от слуховия апарат за хора. Едно от законите на физиката казва, че налягането в газовете и течностите се разпространява, без да се променя във всички посоки. От това следва, че при идеални условия скоростта на звука в газовете е еднаква. Разбира се, в действителност се случва естественото му отслабване. Трябва да помните тази функция, тъй като тя обяснява защо скоростта може да се промени. Но ние сме малко разсеяни от основната тема. Така че, ако звукът е вибрация, какво точно вибрира?

Всеки газ е набор от атоми с определена конфигурация. За разлика от твърдите вещества, между атомите в тях е относително голямо разстояние (в сравнение, например, с кристалната решетка на металите). Възможно е да се даде аналогия на грах, разпределен върху контейнер с желеобразна маса. Източник на звук колебанията дават пулс на движение до най-близките атоми на газа. Те, на свой ред, като топки на билярдна маса, "удрят" съседните и процесът се повтаря. Скоростта на звука във въздуха определя интензитета на първичния импулс. Но това е само един компонент. Колкото по-плътни са атомите на материята, толкова по-висока е скоростта на разпространение на звука в нея. Например, скоростта на звука във въздуха е почти 10 пъти по-малка, отколкото в монолитния гранит. Това е много лесно разбираемо: за един атом в газ, който да "летят" до съседен и да прехвърля енергия към него, той трябва да преодолее определено разстояние.

Последствие: при повишаването на температурата се увеличава скоростта на разпространение на вълните. Въпреки това термична експанзия, естествената скорост на атомите е по-висока, те се движат хаотично и се сблъскват по-често. Също така е вярно, че сгъстеният газ прави звук много по-бързо, но шампионът все още е втечнен агрегатно състояние. При изчисляване на скоростта на звука в газовете се вземат предвид началната плътност, свиваемостта, температурата и коефициента (константа на газа). Всъщност всичко това е резултат от горното.

В края на краищата, каква е скоростта на звука във въздуха? Мнозина вече са предположили, че е невъзможно да се даде недвусмислен отговор. Даваме само някои основни данни:

- при нула градуса Целзий при нулева точка (морско равнище), скоростта на звука е около 331 m / s;

- Снижаване на температурата до -20 градуса по Целзий, можете да "забавите" звуковите вълни до 319 м / сек, тъй като първоначално атомите в космоса се движат по-бавно;

- увеличаването му до 500 градуса ускорява разпространението на звука почти веднъж и половина - до 550 м / сек.

Данните обаче са приблизителни, тъй като в допълнение към температурата, налягането на газовете, конфигурацията на пространството (стаята с предмети или откритата площ), собствената мобилност и т.н. също влияят на звука.

В момента собствеността на атмосферата за провеждане на звук се изследва активно. Например, един от проектите позволява регистрирането на отразено звуков сигнал (ехо) за определяне на температурата на въздушните слоеве.