Vận tốc âm thanh trong không khí

 Sound pressure p, SPL,LPA Particle velocity v, SVL Particle displacement δ Sound intensity I, SIL Sound power P, SWL, LWA Sound energy W Sound energy density w Sound exposure E, SEL Acoustic impedance Z Audio frequency AF Transmission loss TL
Tốc độ của âm thanh là quãng đường truyền đi trên một đơn vị thời gian bởi một sóng âm khi nó truyền qua một môi trường đàn hồi.

Bạn đang xem: Vận tốc âm thanh trong không khí

Ở 20 ° C (68 ° F), tốc độ âm thanh trong không khí là khoảng 343 mét mỗi giây (1.235 km / h; 1.125 ft / s; 767 mph; 667 kn), hoặc một km trong 2,9 giây hoặc một dặm trong 4,7 s. Nó phụ thuộc mạnh mẽ vào nhiệt độ, nhưng cũng thay đổi vài mét mỗi giây, tùy thuộc vào loại khí nào tồn tại trong môi trường mà sóng âm truyền qua. Tốc độ của âm thanh trong một loại khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và thành phần của nó. Tốc độ có sự phụ thuộc yếu vào tần số và áp suất trong không khí thông thường, hơi lệch khỏi hành vi lý tưởng. Trong lời nói thông thường hàng ngày, tốc độ của âm thanh đề cập đến tốc độ của sóng âm trong không khí. Tuy nhiên, tốc độ của âm thanh thay đổi từ chất này sang chất khác: âm thanh di chuyển chậm nhất trong chất khí; nó đi nhanh hơn trong chất lỏng; và nhanh hơn vẫn còn trong chất rắn. Ví dụ, (như đã lưu ý ở trên), âm thanh truyền đi với tốc độ 343 m / s trong không khí; nó di chuyển với tốc độ 1.481 m / s trong nước (nhanh gấp gần 4,3 lần so với trong không khí); và ở mức 5.120 m / s trong sắt (nhanh gấp 15 lần so với trong không khí). Trong một vật liệu đặc biệt cứng như kim cương, âm thanh truyền đi với tốc độ 12.000 mét mỗi giây (39.000 ft / giây) nhanh hơn 35 lần so với trong không khí, tốc độ tối đa mà âm thanh sẽ truyền đi trong điều kiện bình thường. Sóng âm trong chất rắn được tạo thành từ sóng nén (giống như trong chất khí và chất lỏng) và một loại sóng âm khác gọi là sóng biến dạng, chỉ xảy ra trong chất rắn. Sóng cắt trong chất rắn thường truyền đi ở các tốc độ khác nhau, như được thể hiện trong địa chấn. Tốc độ của sóng nén trong chất rắn được xác định bởi độ nén, mô đun cắt và mật độ của môi trường. Tốc độ của sóng biến dạng chỉ được xác định bởi mô đun và mật độ cắt của vật liệu rắn. Trong động lực học chất lỏng, tốc độ âm thanh trong môi trường chất lỏng (khí hoặc chất lỏng) được sử dụng như một thước đo tương đối cho tốc độ của một vật thể di chuyển qua môi trường. Tỷ lệ tốc độ của một vật thể với tốc độ âm thanh trong chất lỏng được gọi là số Mach của vật thể. Các vật thể chuyển động ở tốc độ lớn hơn Mach1 được cho là đang di chuyển ở tốc độ siêu âm.

Xem thêm: Cách Mở File Rar Trên Iphone Không Mở Được File Rar, Cách Mở, Giải Nén File Zip, Rar Trên Iphone, Ipad

Tốc độ mà âm thanh truyền qua môi trường. Đối với sóng âm có biên độ nhỏ, bất kể loại môi trường nào, mật độ của môi trường là ρ 0 và mô đun khối của nó là

00207902, tốc độ của âm thanh là Điều này được xác định theo lý thuyết bởi I. Newton, người giả định sự thay đổi đẳng nhiệt trong khí, = P 0 ( P 0 là áp suất tĩnh của khí). Tốc độ âm thanh cần thiết trong không khí sẽ là 280m / s (0 ℃). Giá trị này nhỏ hơn đáng kể so với 333,2 m / s (0 ° C) do kết quả của phép đo toàn bộ tốc độ âm thanh được thực hiện bởi Academy de Ciens vào năm 1738. Sau đó, PS Laplace đã xem xét sự thay đổi khí đáng tin cậy, (là tỷ lệ giữa nhiệt dung riêng áp suất không đổi và nhiệt dung riêng thể tích không đổi). Theo đó, tốc độ âm thanh trong không khí là c = 331,5 m / s (0 ° C), rất gần với giá trị đo được. Tuy nhiên, ở tần số rất thấp dưới tần số âm thanh, sự thay đổi áp suất tiến đến thay đổi đẳng nhiệt, do đó tốc độ âm thanh đạt đến giá trị theo phương trình của Newton. Thực tế, tốc độ âm thanh trong không khí có thể được tính là c = 331,5 + 0,6 t (m / s), trong đó nhiệt độ là t ° C.

Như có thể thấy từ phương trình của tốc độ âm thanh, tốc độ âm thanh tăng lên trong một loại khí mật độ thấp. Ví dụ, tốc độ âm thanh trong hydro là 1270 m / s (0 ° C). Ngoài ra, mô đun khối lớn của chất lỏng lớn hơn nhiều so với khí, do đó tốc độ âm thanh nói chung là cao, và nó là khoảng 1430 m / s (15 ° C) trong nước. Trong trường hợp vật rắn, ngoài độ đàn hồi khối, nó có độ đàn hồi ngay cả khi hình dạng của nó thay đổi, do đó có nhiều loại sóng đàn hồi khác nhau và nó có tốc độ âm thanh tương ứng với từng loại. Vận tốc của sóng dọc trong một vật rắn rộng vô hạn là

Trong đó E là mô đun của Young, ρ là mật độ và σ là tỷ lệ của Poisson. Ngoại trừ các thân đàn hồi như cao su, tốc độ âm thanh trong chất rắn nói chung là rất cao. Nếu vận tốc của chất lỏng là q và tốc độ âm thanh truyền qua chất lỏng là c , thì M = q / c Số Mach Đó là nó. Masaru Koyasu