ljudets hastighet i en idealisk gas ges av förhållandet
visa
visa
r = den universella gaskonstanten = 8,314 j/mol k,
t = den absoluta temperaturen
m = gasens molekylvikt i kg / mol
γ = den adiabatiska konstanten, som är karakteristisk för den specifika gasen
för luft, adiabatiska konstant γ = 1.,4 och den genomsnittliga molekylmassan för torr luft är 28,95 g / mol. Detta leder till
gör denna beräkning för luft vid 0°C ger vsound = 331,39 m/s och vid 1°C ger vsound = 332.00 m/s., Detta leder till en vanlig ungefärlig formel för ljudhastigheten i luft:
för temperaturer nära rumstemperatur kan ljudets hastighet i luft beräknas från detta praktiska ungefärliga förhållande, men det mer allmänna förhållandet behövs för beräkningar i helium eller andra gaser.
beräkningen ovan gjordes för torr luft, och fukthalten i luften skulle förväntas öka ljudets hastighet något eftersom molekylvikten för vattenånga är 18 jämfört med 28.,95 för torr luft. En reviderad Genomsnittlig molekylvikt kan beräknas baserat på ångtrycket av vatten i luften. Antagandet av en adiabatisk konstant av γ = 1.4 som används i beräkningen baseras emellertid på diatomiska molekyler N2 och O2 och gäller inte vattenmolekyler. Så detaljerad modellering av effekten av vattenånga på ljudets hastighet skulle behöva sätta sig på ett lämpligt värde av γ att använda.
Lämna ett svar