ความเร็วของเสียง

ความเร็วของเสียงคือความเร็วการแพร่กระจายของแรงดันรบกวนเล็กน้อยในตัวกลาง และขนาดของมันจะแตกต่างกันไปตามธรรมชาติและสถานะของตัวกลาง ความเร็วของเสียงในอากาศอยู่ที่ประมาณ 340 m/s ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน 1 และ 15°C

ความเร็วการแพร่กระจายของคลื่นเสียงในตัวกลางยืดหยุ่นคือความเร็วเสียง สัญลักษณ์ของมันคือ c หน่วยเป็น m/s: c=γf

ในสูตร f คือความถี่การสั่นสะเทือน ซึ่งก็คือจำนวนการสั่นสะเทือนต่อวินาที Hz: แลคือความยาวคลื่น m

เนื่องจากไม่มีความยืดหยุ่นในการรับแรงเฉือนในก๊าซ มีเพียงความยืดหยุ่นเชิงปริมาตรเท่านั้น ดังนั้นรูปแบบการแพร่กระจายของก๊าซจึงทำได้เพียงคลื่นตามยาวเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ภายใต้การรบกวนของคลื่นเสียง อนุภาคในตัวกลางก๊าซจะสั่นสะเทือนใกล้กับตำแหน่งสมดุลของพวกมัน ทำให้เกิดกระบวนการส่งผ่านต่อเนื่องที่หนาแน่นและกระจัดกระจาย ในขณะเดียวกัน ทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคจะเหมือนกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น โดยทั่วไป การแสดงความเร็วเสียงของก๊าซไม่ว่าในสถานการณ์ใดก็ตามจะค่อนข้างซับซ้อน การแสดงออกของมันเกี่ยวข้องกับมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ ความจุความร้อนจำเพาะ และสมการสมบัติทางกายภาพของก๊าซ และจะไม่ถูกนำมาใช้ในที่นี้ ในปัญหาทั่วไป มักใช้สูตรความเร็วเสียงของก๊าซในอุดมคติ

สามารถพิสูจน์ได้ว่าความเร็วเสียงในก๊าซอุดมคติคือ: c=(rp/p)0.5 ในสูตร r สัมประสิทธิ์อะเดียแบติกเท่ากับอัตราส่วนของความจุความร้อนที่ความดันคงที่ต่อความจุความร้อนที่ความดันคงที่ p คือแรงดันแก๊ส Pa; ρ คือความหนาแน่น กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร

ความเร็วการแพร่กระจายในสื่อต่างๆ

สุญญากาศ 0m/s (นั่นคือ ไม่สามารถส่งผ่านได้)

อากาศ (15°C) 340 ม./วินาที;

อากาศ (25°C) 346 ม./วินาที;

ไม้ก๊อก 500m/s;

น้ำมันก๊าด (25°C) 1324m/s;

น้ำกลั่น (25°C) 1497m/s;

น้ำทะเล (25 ℃) 1531 ม./วินาที;

ทองแดง (ก้าน) 3750m/s;

หินอ่อน 3810m/s;

อะลูมิเนียม (ก้าน) 5000ม./วินาที;

เหล็ก (ก้าน) 5200m/s;