Остальные рефераты / Реферат: Атмосферная акустика

Реферат: Атмосферная акустика

8.3.2 Зависимость скорости звука от температуры и влажности

Ударные волны.

Скорость звука V в среде зависит от ее сжимаемости, т.е. упругости и в общем случае определяется выражением:

(8.19)

где Е – модуль Юнга, =1/Е – коэффициент объемного сжатия, р – давление, – плотность среды.

Так, по (8.19) V (меди) = 3910 м/с, V (алюминия) = 4880 м/с, V(воды) = 1430 м/с.

Для газов при условии адиабатичности процесса имеем:

V =(8.20)

где и – теплоемкости при постоянном давлении и объеме (=1,401).

Подставляя , получим для любого заданного газа

(8.21)

где R_у – универсальная газовая постоянная, – относительная молекулярная масса газа.

Для сухого воздуха = 28,97 и формула (8.21) принимает вид:

V = 20,06(8.22)

т.е. скорость звука в сухом воздухе зависит только от температуры.

Так, расчеты по (8.22) дают при Т = 273ºК (0ºС) и Т = 288ºК (15ºС) скорости звука в сухом воздухе соответственно равными 331 и 340 м/с.

Из (8.22) следует, что при изменении температуры на 1ºК скорость звука в воздухе меняется на 0,6 м/с и составит при –50ºС V = 300 м/с, а при +50ºС V = 360 м/с.

Влажность мало влияет на скорость звука, изменяя ее в пределах ±1 м/с. Во влажном воздухе скорость больше и может быть рассчитана по выражению

V_вл = V_сух (8.23)

где е – парциальное давление водяного пара.

Все сказанное относится к обычным звуковым волнам с малым перепадом давления в областях сжатия и разрежения. Если перепад давления очень велик (взрыв, выстрел из орудия, реактивный самолет и т.д.), то в этих областях возникают и большие перепады температур. В результате рождаются ударные волны, движущиеся быстрее скорости звука. Значения , и V м/c для этих случаев видны из таблички.