Išči

    Hitrost zvoka

    Hitróst zvóka (oznaka c) je hitrost, s katero se zvočno vzdolžno valovanje širi v sredstvu. Odvisna je od lastnosti sredstva, v katerem zvok potuje, predvsem od njegove stisljivosti χ in gostote ρ:

    Enačbo je prvi zapisal Pierre-Simon Laplace.

    Hitrost zvoka (ali valovanja v splošnem) povezuje s frekvenco ν in valovno dolžino λ zveza:

    Vsebina

    Hitrost zvoka v trdninah

    V trdninah navadno namesto stisljivosti vpeljemo njeno obratno vrednost, prožnostni modul E. Izraz za hitrost zvoka je v palici tedaj:

    V neomejeni trdnini je hitrost zvoka enaka:

    kjer je μ Poissonovo število.

    Hitrost zvoka v kapljevinah

    V kapljevinah velja enaka enačba kot pri plinih, s tem, da ni potrebno ločevati med adiabatno in izotermno stisljivostjo χ.

    Hitrost zvoka v plinih

    V idealnih plinih se izraz za hitrost zvoka poenostavi. Upoštevamo lahko izraz za adiabatno stisljivost χS = 1/κ p, kjer je p tlak plina, κ pa adiabatni eksponent (razmerje specifične toplote pri stalnem tlaku cp in specifične toplote pri stalni prostornini cV). Ob upoštevanju splošne plinske enačbe pV = (m/M)RT in definicije gostote ρ = m/V dobimo:

    Pri tem je R splošna plinska konstanta, M molska masa plina, T pa temperatura. Ker so ostali parametri konstanta za dano vrsto plina, vidimo, da je hitrost zvoka v plinu odvisna le od njegove temperature.

    Če nas zanima temperaturna odvisnost hitrosti zvoka v ozkem temperaturnem območju, lahko zgornji izraz razvijemo v Taylorjevo vrsto. Za zrak pri temperaturi blizu sobne velja tako približen izraz:

    Pri tem je temperatura zraka, merjena v stopinjah Celzija. V območju od -20 °C do +40 °C se ta približni izraz na 0,2 % ujema z natančnim izrazom.

    Zgledi hitrosti zvoka v različnih snoveh

    sredstvo hitrost zvoka
    pri sobni temperaturi
    [ m/s ]
    aluminij 6420
    titan 6070
    železo 5950
    steklo 5300
    kronsko steklo 5100
    nikelj 4900
    les (mehki) 4500
    baker 5010
    cink 3700
    srebro 3650
    opeka 3600
    les (trdi) 3400
    bukovina 3300
    zlato 3240
    led (-4 °C) 3200
    beton 3100
    pleksi steklo 2680
    kositer 2600
    svinec 2160
    glicerin 1904
    PVC (trdi) 1700
    neopren 1600
    morska voda 1531
    voda 1497
    živo srebro 1450
    benzen 1295
    vodik 1284
    aceton 1174
    kloroform (kapljevina) 987
    helij 965
    pluta 500
    vodna para (134 °C) 494
    metan 430
    amonijak 415
    zrak 343
    metanol (pare) 335
    kisik 316
    ogljikov dioksid 259
    kloroform (pare) 171
    PVC (mehki) 80
    guma 50

    Hitrost zvoka v zraku v odvisnosti od temperature

    V razpredelnici je ρ gostota zraka in Z akustična impedanca.


    [°C]
    c
    [m/s]
    ρ
    [kg/m³]
    Z
    [N·s/m³]
     -10 325,4 1,341 436,5
      -5 328,5 1,316 432,4
       0 331,5 1,293 428,3
      +5 334,5 1,269 424,5
    +10 337,5 1,247 420,7
    +15 340,5 1,225 417,0
    +20 343,4 1,204 413,5
    +25 346,3 1,184 410,0
    +30 349,2 1,164 406,6

    Zunanje povezave

    Glej tudi