سرعة الصوت في الهواء الساخن والبارد يختلف الصوت وسرعته حسب التأثيرات التي يتعرض لها منذ خروجه من الاهتزازات الناشئة عن جزيئات المادة، من خلال انتقاله عبر الهواء والأشياء حتى وصولها. . الأذن.
تختلف سرعة الضوء عند مروره في الهواء من خلال مروره بمواد صلبة ومرورًا بالهيليوم، لذلك سنشرح سرعة الصوت في الهواء الساخن والبارد من خلال أحد مواقع المقالة.
علم جيد
يعتبر الصوت موجات طولية وعرضية، وتعمل هذه الموجات كحامل للطاقة الناتجة عن الاضطرابات الداخلية لجسم ما، طالما أن اتجاهه متعامد مع نفس الاتجاه الذي يرسل الطاقة.
علم دراسة الصوت، كيف نشأ، من أين أتى، وما الذي يؤثر عليه، يسمى بنفس الاسم.
حيث سمي بـ “العلم الجيد” أصبح فرعًا من العلوم الجيدة ودخل العديد من العلوم الأخرى، مثل:
- دراسة الآلات الموسيقية.
- علوم البحار العميقة.
- تقليل الضوضاء.
- الإنذار في مجال دراسات الموجات فوق الصوتية.
راجع أيضًا: السرعة التقريبية للضوء
كيف يصل الصوت الى الاذن؟
الصوت له معنى آخر، لأنه اهتزاز الموجات في كل زمان ومكان، بينما تهتز الموجات صعودًا وهبوطًا في فترة زمنية معينة.
وذلك عندما ينتقل عبر العديد من الوسائط مثل الماء أو الهواء أو من خلال الأجسام الصلبة حتى يصل إلى طبلة الأذن.
تهتز هذه الموجات لإرسال إشارات إلى الدماغ، والتي يفسرها الدماغ على أنها أصوات.
سرعة صوت الرياح
ينتقل الصوت عبر الغازات الموجودة في الهواء عن طريق جعل جزيئات الغاز تتصادم مع بعضها البعض.
نظرًا لوجود العديد من أنواع الغازات، فقد طور العلماء ما يسمى الثابت المحدد الذي يعبر عن كل نوع من أنواع الغازات.
يتم قياسه بالوحدة التالية “م 2 / ث 2 / كلفن”، وقد وضعوا تقديرًا محددًا له خاصًا بالهواء فقط، ويصل إلى 286.
معادلات سرعة الصوت
وضعت ناسا قانونًا خاصًا لسرعة الصوت وهو:
سرعة الصوت في الهواء = الجذر التربيعي لـ (معامل الإنتروبيا x ثابت الغاز x درجة الحرارة المطلقة).
يقدر العلماء أن ثابت الانتروبيا للهواء عند درجات حرارة مثالية هو 1.4.
يقيسون درجة الحرارة المطلقة في ما يسمى بوحدة كلفن.
وذلك من خلال هذه المعادلة “درجة حرارة هذه الدرجات المئوية + 273.15”.
يُقاس الصوت في الهواء عند درجة حرارة باردة تبلغ 0 درجة مئوية (332 م / ث) على النحو التالي:
سرعة الصوت في الهواء = 331.4 + 0.6 × درجة حرارة الهواء (تُقاس بالدرجة المئوية).
قم بقياس سرعة تردد الصوت من خلال معرفة تردد الموجة وطولها كما يلي:
سرعة الموجة = التردد × الطول الموجي
لذلك، تكون سرعة الصوت أسرع عندما تكون درجة حرارة الهواء مرتفعة، وتنخفض عندما تنخفض درجة حرارة الهواء.
حيث تصل سرعة الصوت إلى 1225 كم / ساعة عندما تكون درجة حرارة الهواء 15 درجة مئوية.
أمثلة على حساب سرعة الصوت
يمكننا أن نرى سرعة الصوت عند درجة حرارة 3 درجات مئوية
الحل: تكون سرعة الصوت عند درجة حرارة 3 درجات مئوية حسب سرعة معادلة الصوت كالتالي:
331.4 + 0.6 × 3 = 333.2 م / ث
يمكننا أن نرى سرعة الصوت عند درجة حرارة 38 درجة مئوية
الحل: سرعة الصوت عندما يكون في درجة حرارة الهواء 38 درجة مئوية حسب قانون سرعة الصوت كالتالي:
331.4 + 0.6 × 38 = 354.2 م / ث
يمكننا إيجاد درجة حرارة الهواء عند انبعاث الصوت بتردد 15000 وطول موجي 0.023 هرتز.
الحل: احسب درجة حرارة الهواء بتردد صوت 15000 هرتز و 0.023 متر.
هذا هو قياس الطول الموجي للصوت، لذلك نستخدم قانون سرعة الموجة حتى نحصل على النتيجة كما يلي:
أولا نرى سرعة الصوت
15000 × 0.023 = 345 م / ث
سرعة الصوت 345 م / ث
يمكننا أن نرى درجة الحرارة
المعادلة الأصلية كما يلي:
سرعة الصوت 345 م / ث = 331.4 + 0.6 × درجة الحرارة.
لذلك إذا كانت درجة الحرارة هي ما نريد معرفته، فإننا نقوم بعدة خطوات:
نطرح العامل الثابت وهو 331.4 من سرعة الضوء وهي 345 بحيث تكون النتيجة 13.6 بحيث يكون شكل الاعتدال الجديد هو:
13.6 = 0.6 × درجة الحرارة
نقسم المعادلة في كلا الطرفين على 0.6 لإيجاد درجة الحرارة، وهي 22.67 درجة مئوية.
العوامل المؤثرة في سرعة الموجات الصوتية في الهواء
تأثير تغير الضغط على سرعة الصوت
يؤثر التغيير في ضغط الهواء على سرعة الصوت، إذا كان عند درجة حرارة ثابتة.
أنظر أيضا: الموجات فوق الصوتية في الطب
تأثير درجة حرارة الهواء على سرعة الصوت
حيث تكون سرعة الصوت في أي نوع من الغاز متناسبة طرديًا مع الجذر التربيعي لدرجة الحرارة المطلقة للغاز.
لذلك يصل حجم الزيادة في سرعة الصوت إلى (0.61 م / ث) عندما تزداد درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة مئوية.
تأثير تغيرات الرطوبة على سرعة الصوت
تنتقل الرطوبة وسرعة الصوت في خطين متساويين ومتوازيين، وكلما زادت الرطوبة في الهواء، زادت سرعة الصوت.
حيث أن الرطوبة تقلل من كثافة الهواء في الغلاف الجوي.
تأثير الرياح على الصوت
تزداد سرعة الصوت عندما ينتقل الهواء في الاتجاه المعاكس للصوت أو عندما ينتقل الهواء بزاوية أقل من 90 درجة.
تنخفض سرعة الصوت عندما ينتقل الهواء في الاتجاه المعاكس لسرعة الصوت أو عندما يتحرك بزاوية معاكسة.
لا تتأثر سرعة الضوء عندما ينتقل الهواء عموديًا في نفس اتجاه الصوت، ولا تتأثر سرعة الصوت بالتردد أو الطول الموجي.
وذلك لأن سرعة الصوت في الهواء لا تعتمد على التردد ونرمز إليه بالحرف f ولا تعتمد على الطول الموجي لأن c = f = contact
تأثير سعة الصوت على سرعة الصوت مثل سرعة الصوت مع الأحجام العالية.
يمكن أن تكون سرعة الصوت ثابتة، بينما تكون سرعة الصوت ذات أحجام كبيرة، وسرعته أكبر من السرعة العادية.
تأثير درجة حرارة الهواء على سرعة الصوت
كما قلنا سابقًا، فإن سرعة الصوت في أي نوع من الغاز تتناسب طرديًا مع الجذر التربيعي لدرجة حرارة الغاز.
نظهر أن سرعة الضوء تزداد عندما ترتفع درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة مئوية.
المعادلة العامة للغاز هي كما يلي: pv = nRt
إذا كان الغاز جيدًا فسيكون كالتالي:
Pv = م / MRT
N = م / م
هذا لأن P = m / VRT / M
ف =؟ عدد الشامات RT / M = n
P =؟ RT / M عامل الغاز الثابت = R
ج =؟ (؟ P /؟) درجة الحرارة المطلقة = T.
ج =؟ (؟ RT / M) كتلة الغاز = م
ج = ك؟ الوزن الجزئي تي = م
من المعروف أن كل من (M، R،؟) تعتبر ثوابت في المعادلات.
سرعة صوت الهواء الساخن والبارد
سرعة الصوت في الهواء الساخن أكبر من سرعة الهواء البارد، لأن جزيئات الهواء تتحرك بشكل أسرع.
لذلك يمكن أن تنتقل اهتزازات الموجة الصوتية بشكل أسرع، وهذا يعني أنه عندما ينتقل الصوت من الهواء الساخن إلى الهواء البارد، أو من الهواء البارد إلى الهواء الساخن.
أيضا، ينكسر. يمكنك رؤيته في يوم حار أو ليلة باردة. في يوم حار، يكون الهواء بالقرب من الأرض دافئًا.
لذا فإن الموجة الصوتية تنحني لأعلى من الهواء الساخن إلى الهواء البارد الشكل 1.
أيضًا في ليلة باردة يكون الهواء بالقرب من الأرض باردًا، لذلك تنحني الموجة الصوتية إلى أسفل.
اخترنا لكم: الموجات الصوتية واستخداماتها في الزراعة
هذه لمحة عامة عن سرعة الصوت في الهواء الساخن والبارد، حيث ستتعرف على سرعة الصوت في الهواء وكيف يصل الصوت إلى الأذن، وما هي العوامل التي تؤثر على الصوت.وصوله إلى الأذن.