หลายปีหลังจากออกจากโรงเรียนยังไม่ทราบว่าความเร็วที่แท้จริงของเสียงในอากาศคือเท่าใด มีคนฟังครูโดยไม่ตั้งใจและบางคนก็ไม่เข้าใจเนื้อหาที่นำเสนออย่างถ่องแท้ อาจถึงเวลาเติมเต็มช่องว่างความรู้นี้ วันนี้เราจะไม่เพียงแค่ระบุตัวเลข "แห้ง" แต่อธิบายถึงกลไกที่กำหนดความเร็วของเสียงในอากาศ
อย่างที่ทราบกันดีว่าแอร์นั้นชุดของก๊าซที่แตกต่างกัน มากกว่า 78% เล็กน้อยคือไนโตรเจนเกือบ 21% เป็นออกซิเจนส่วนที่เหลือเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเฉื่อย ดังนั้นเราจะพูดถึงความเร็วของการแพร่กระจายของเสียงในตัวกลางที่เป็นก๊าซ
ก่อนอื่นให้กำหนดว่าเสียงคืออะไรหลายคนคงเคยได้ยินคำว่า "คลื่นเสียง" หรือ "การสั่นของเสียง" ตัวอย่างเช่นตัวกระจายสัญญาณของลำโพงสร้างเสียงจะสั่นที่ความถี่หนึ่งซึ่งจัดเป็นเสียงโดยเครื่องช่วยฟัง กฎข้อหนึ่งของฟิสิกส์กล่าวว่าความดันในก๊าซและของเหลวแพร่กระจายโดยไม่เปลี่ยนแปลงในทุกทิศทาง ดังนั้นจึงเป็นไปตามนั้นภายใต้สภาวะที่เหมาะสมความเร็วของเสียงในก๊าซจึงมีความสม่ำเสมอ แน่นอนในความเป็นจริงการลดทอนตามธรรมชาติเกิดขึ้น จำเป็นต้องจดจำคุณลักษณะนี้เนื่องจากเธอเป็นผู้อธิบายว่าเหตุใดความเร็วจึงเปลี่ยนแปลงได้ แต่เราพูดนอกเรื่องเล็กน้อยจากหัวข้อหลัก แล้วถ้าเสียงคือการสั่นสะเทือนอะไรกันแน่ที่สั่น?
ก๊าซใด ๆ คือกลุ่มของอะตอมบางชนิดการกำหนดค่า ซึ่งแตกต่างจากของแข็งตรงที่มีระยะห่างระหว่างอะตอมค่อนข้างมาก (ในการเปรียบเทียบเช่นกับตาข่ายคริสตัลของโลหะ) การเปรียบเทียบสามารถทำได้ด้วยถั่วที่กระจายอยู่บนภาชนะที่มีมวลเหมือนเยลลี่ แหล่งที่มาของการสั่นสะเทือนของเสียงทำให้เกิดแรงกระตุ้นไปยังอะตอมของก๊าซที่อยู่ใกล้ที่สุด ในทางกลับกันพวกเขาก็เหมือนกับลูกบอลบนโต๊ะบิลเลียด "ตี" ลูกที่อยู่ใกล้เคียงและกระบวนการนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีก ความเร็วของเสียงในอากาศเป็นตัวกำหนดความรุนแรงของสาเหตุของแรงกระตุ้น แต่นี่เป็นเพียงส่วนประกอบหนึ่งเท่านั้น ยิ่งอะตอมของสารมีความหนาแน่นมากเท่าใดความเร็วในการแพร่กระจายของเสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่นความเร็วของเสียงในอากาศน้อยกว่าหินแกรนิตเสาหินเกือบ 10 เท่า มันง่ายมากที่จะเข้าใจ: เพื่อให้อะตอมในก๊าซ "บิน" ไปยังอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงและถ่ายโอนพลังงานพัลส์ไปยังมันจำเป็นต้องเอาชนะระยะทางหนึ่ง
Corollary:เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความเร็วในการแพร่กระจายคลื่นจะเพิ่มขึ้น แม้จะมีการขยายตัวทางความร้อน แต่ความเร็วของอะตอมเองก็สูงขึ้น แต่พวกมันก็เคลื่อนที่อย่างโกลาหลและชนกันบ่อยขึ้น นอกจากนี้ยังเป็นความจริงที่ว่าก๊าซที่ถูกบีบอัดจะส่งเสียงได้เร็วกว่ามาก แต่แชมป์เปี้ยนยังคงเป็นสถานะการรวมตัวที่เป็นของเหลว ในการคำนวณความเร็วของเสียงในก๊าซจะคำนึงถึงความหนาแน่นเริ่มต้นความสามารถในการบีบอัดอุณหภูมิและค่าสัมประสิทธิ์ (ค่าคงที่ของก๊าซ) อันที่จริงทั้งหมดนี้เป็นไปตามข้างต้น
ถึงกระนั้นความเร็วของเสียงในอากาศคืออะไร? หลายคนเดาแล้วว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะให้คำตอบที่แน่ชัด นี่เป็นเพียงข้อมูลพื้นฐานบางส่วน:
- ที่ศูนย์องศาเซลเซียสที่จุดศูนย์ (ระดับน้ำทะเล) ความเร็วของเสียงประมาณ 331 m / s
- โดยการลดอุณหภูมิลงเหลือ 20 องศาเซลเซียสคลื่นเสียงจะ "ช้าลง" ลงเหลือ 319 เมตร / วินาทีเนื่องจากในตอนแรกอะตอมในอวกาศเคลื่อนที่ช้าลง
- การเพิ่มขึ้นเป็น 500 องศาช่วยเร่งการแพร่กระจายของเสียงได้เกือบหนึ่งเท่าครึ่ง - สูงถึง 550 m / s
อย่างไรก็ตามข้อมูลที่ระบุเป็นข้อมูลโดยประมาณเนื่องจากนอกเหนือจากอุณหภูมิแล้วความสามารถของก๊าซในการส่งเสียงยังได้รับอิทธิพลจากความดันการกำหนดค่าของพื้นที่ (ห้องที่มีวัตถุหรือพื้นที่เปิดโล่ง) ความคล่องตัวของตัวเอง ฯลฯ
ในปัจจุบันสถานที่ให้บริการของบรรยากาศที่จะดำเนินการกำลังตรวจสอบเสียงอยู่ ตัวอย่างเช่นหนึ่งในโครงการทำให้สามารถกำหนดอุณหภูมิของชั้นอากาศได้โดยการบันทึกสัญญาณเสียงสะท้อน (เสียงสะท้อน)
