Për gazet dhe lëngjet, ku zëri zakonisht përhapet në mënyrë adiabatike (d.m.th., ndryshimi i temperaturës i lidhur me ngjeshjen dhe rrallimin në një valë zanore nuk ka kohë të barazohet gjatë një periudhe), shprehja për Shpejtësia e zërit mund të imagjinohet si

ku Në ferr - moduli pjesa më e madhe adiabatike, r - dendësia, b ad - kompresueshmëria adiabatike, b out = gb ad - kompresueshmëria izotermike, g = c p / c v - raporti i kapaciteteve të nxehtësisë në presion konstant cp dhe në vëllim konstant c v.

AT gaz ideal Shpejtësia e zërit

(Formula Laplace), ku r 0 - presioni mesatar në mes, R- konstante universale e gazit, T - temperaturë absolute, m është pesha molekulare e gazit. Për g = 1 marrim formulën e Njutonit për Shpejtësia e zërit, që korrespondon me supozimin e natyrës izotermale të procesit të përhapjes. Në lëngje, dallimi midis proceseve adiabatike dhe izotermike zakonisht mund të neglizhohet.

Shpejtësia e zërit më pak në gaze sesa në lëngje, dhe në lëngje më pak, si rregull, sesa në trupa të ngurtë, prandaj, kur lëngohet një gaz Shpejtësia e zërit rritet. Në tabelë. 1 dhe 2 janë vlerat Shpejtësia e zërit për disa gaze dhe lëngje dhe në rastet kur ka dispersion Shpejtësia e zërit, vlerat e tij jepen për frekuenca të ulëta, kur periudha e valës së zërit është më e madhe se koha. relaksim.

Tab. 1. - Shpejtësia e zërit në gazra në 0 ° dhe presioni 1 atm

Tab. 2. - Shpejtësia e zërit në lëngje në 20°C

Shpejtësia e zërit në lëndët e ngurta izotropike përcaktohet modulet e elasticitetit materia dhe dendësia e saj. Në një mjedis të ngurtë të pakufizuar, valët gjatësore dhe prerëse (tërthore) përhapen, dhe faza Shpejtësia e zërit për një valë gjatësore është e barabartë me

,

dhe për prerje

ku E - moduli i të rinjve, G- moduli i prerjes, g - raporti i Poisson-it, TE - moduli i kompresimit me shumicë. Shpejtësia e përhapjes së valëve gjatësore është gjithmonë më e madhe se shpejtësia e valëve prerëse (shih tabelën 3).

Tab. 3. - Shpejtësia e zërit në disa të ngurta.

SHPEJTËSIA E TINGUT

SHPEJTËSIA E TINGUT

Lëvizjet në një medium elastik, me kusht që forma e profilit të saj të mbetet e pandryshuar. Shpejtësia e valës harmonike quhet. gjithashtu shpejtësia fazore e zërit. Zakonisht S. z. - vlera është konstante për një in-va të dhënë për të jashtmen e dhënë. kushtëzon dhe nuk varet nga frekuenca e valës dhe amplituda e saj. Në ato raste kur rezulton të jetë i ndryshëm për frekuenca të ndryshme, flitet për shpërndarje të zërit.

Për gazet dhe lëngjet, ku zakonisht përhapet në mënyrë adiabatike (d.m.th., ndryshimi i temperaturës i shoqëruar me ngjeshjen dhe rrallimin në një valë zanore nuk ka kohë të barazohet gjatë një periudhe), S. z. shprehet kështu:

с=?(Kad/r)=?(1/badr).

c=?(gp0/r)=?(gRT/m). (f-la Laplace),

ku g=Cp/Cv është raporti i kapaciteteve të nxehtësisë në presion konstant dhe vëllimi, p0 - mesatarja në mjedis, R - univers. , m - thonë ata. gazit. S. h. në gazra është më pak se në lëngje, dhe në lëngje është më pak, si rregull, sesa në TV. trupat, pra, gjatë lëngëzimit të gazit S. h. rritet. Më poshtë janë vlerat e S. h. (m / s) për gaze dhe lëngje të caktuara, dhe në ato raste kur ka një shpërndarje të S. z., vlerat e tij jepen për frekuenca të ulëta, kur periudha e valës së zërit është më e madhe se relaksimi. .

SHPEJTËSIA E TINGËRIT NË GAZRA NË 0°С DHE PRISJA 1 ATM

Azoti................... 334

Oksigjeni.......... 316

Ajri .............. 331

Heliumi .............. 965

Hidrogjeni.......... 1284

Metani .............. 430

Amoniak .............. 415

S. h. në gazra, rritet me rritjen e temperaturës dhe presionit (në temperaturën e dhomës, ndryshimi relativ në S. z. në ajër është afërsisht 0.17% me një ndryshim të temperaturës me 1 ° C). Në lëngje, S. z., si rregull, zvogëlohet me një rritje të temperaturës me disa. m/s për 1°С;

SHPEJTËSIA E TINGUT NË LËNGJE NË 20°С

Uji.................. 1490

Benzeni ........................................... 1324

Etanol………………. 1180

Mërkuri.......................................... 1453

Glicerina ..................... 1923

përjashtim nga ky rregull yavl. ujë, në të cilin S. h. rritet me rritjen e temperaturës dhe arrin një maksimum në një temperaturë prej 74 ° C, dhe zvogëlohet me një rritje të mëtejshme të temperaturës. Me rritjen e presionit S. z. në ujë rritet me rreth 0,01% për 1 atm. AT uji i detit S. h. rritet me rritjen e temperaturës, kripësisë dhe thellësisë, gjë që përcakton rrjedhën e zërit. rrezet në det, në veçanti ekzistenca e një kanali tingulli nënujor.

S. h. në përzierjet e gazeve ose të lëngjeve varet nga përqendrimi i përbërësve të përzierjes.

S. h. në TV izotropik. trupat përcaktohen nga moduli i elasticitetit in-va dhe dendësia e tij. Në televizor pa limit. gjatësore dhe prerëse (tërthore) përhapen në mjedis, dhe faza S. h. sepse një valë gjatësore është e barabartë me:

dhe për prerje:

ku E - moduli i Young, G - moduli i prerjes, v - koeficienti. Poisson, K - moduli vëllimor i ngjeshjes. Shpejtësia e përhapjes së valëve gjatësore është gjithmonë më e madhe se shpejtësia e valëve prerëse (shih tabelën). Në TV trupat e kufizuar. madhësive, ka lloje të tjera valësh, për shembull. , shpejtësia e së cilës është më e vogël se cl dhe ct. Në pjata, shufra etj TV. përhapen përcjellësit e valëve, shpejtësia e të cilave përcaktohet jo vetëm nga karakteristikat e ishullit, por edhe nga gjeomi. parametrat e trupit. S. h. për një valë gjatësore në një shufër të hollë është e barabartë me cl st = ?(E/r). në një monokristal. tv. Trupat e S. h. varet nga drejtimi i përhapjes së valës në raport me kristalografinë. sëpata. Në shumë in-vah S. z. varet nga prania e lëndës së huaj. Në metalet dhe lidhjet S. h. në mënyrë të konsiderueshme varet nga përpunimi, të cilit i janë nënshtruar (petëzimi, farkëtimi, pjekja, etj.). Në piezoelektrikë dhe ferroelektrikë, S. h. përcaktohet jo vetëm nga modulet elastike, por edhe nga modulet piezoelektrike, dhe gjithashtu mund të varet nga forca elektrike. fusha.

SHPEJTËSIA E TINGËRIT NË DISA SUBSTANCAT E NGURTA

Në feromagnet, S. z. varet nga forca e magnetit. fusha.

Matja e S. z. përdoret për të përcaktuar shumë sv-v-va, si kompresueshmëria e gazeve dhe e lëngjeve, e trupave të ngurtë, temperatura e Debye etj.. Matja e ndryshimeve të vogla në S. z. yavl. ndjen. Metoda për përcaktimin e pranisë së papastërtive në gazra dhe lëngje. Në TV trupat matëse S. z. dhe varësia e tij nga faktorë të ndryshëm bëjnë të mundur hetimin e strukturës së brezit të gjysmëpërçuesve, strukturës së sipërfaqeve të Fermit në metale, etj. Një sërë kontrollesh dhe matëse. aplikimet e ultrazërit në teknikën e kryesore. në matjet e S. h.

Fjalor Enciklopedik Fizik. - M.: Enciklopedia Sovjetike. . 1983 .

SHPEJTËSIA E TINGUT

Shpejtësia e përhapjes në mjedisin e një vale elastike. c në drejtim të boshtit X, presioni i zërit R mund të përfaqësohet si p \u003d p (x - - ct), ku t- koha. Për harmoni të sheshtë, valët në një medium pa dispersion dhe S. z. e shprehur me frekuencën w dhe k Floy c= w/k. Me shpejtësi Me përhapet harmonike. valë, me edhe faza S. h. Në mediat në të cilat forma e një vale arbitrare ndryshon gjatë përhapjes, harmonike. valët megjithatë ruajnë formën e tyre, por shpejtësia fazore rezulton të jetë e ndryshme për frekuenca të ndryshme, shpërndarjen e zërit. Në këto raste përdoret edhe koncepti shpejtësia e grupit. Në amplituda të mëdha të valëve elastike, shfaqen efekte jolineare (shih Fig. akustika jolineare), duke çuar në një ndryshim në çdo valë, përfshirë ato harmonike: shpejtësia e përhapjes së çdo pike të profilit të valës varet nga presioni në këtë pikë, duke u rritur me rritjen e presionit, gjë që çon në një shtrembërim të formës valore.

Shpejtësia e zërit në gazra dhe lëngje. Në gazra dhe lëngje, zëri përhapet në formën e valëve vëllimore të ngjeshjes - rrallimit. Nëse procesi i përhapjes ndodh në mënyrë adiabatike (që, si rregull, zhvillohet), d.m.th. e. ndryshimi i temperaturës në valën zanore nuk ka kohë të barazohet dhe 1 / 2 , periudha, nxehtësia nga zonat e nxehta (të ngjeshura) nuk ka kohë të kalojë në të ftohtë (të rrallë), atëherë S. z. është e barabartë me , ku R - presioni në një substancë është dendësia e saj dhe indeksi s tregon se derivati ​​merret në entropi konstante. Ky S. z. thirrur adiabatike. Shprehje për S.

ku te ferr - adiabatik. moduli i ngjeshjes së gjithanshme të materies, - adiabatik. kompresueshmëria, - izotermike kompresueshmëria, \u003d - raporti i kapaciteteve të nxehtësisë në presion dhe vëllim konstant.

Në një gaz ideal, ku R \u003d \u003d 8,31 J / mol * K është konstanta universale e gazit, T - abs. është pesha molekulare e gazit. Ky është i ashtuquajturi. l a p l a s o v a S. h. Në një gaz, ajo përkon sipas madhësisë me shpejtësinë mesatare termike të molekulave. Vlera quhet newton o n o y S. z., Ajo përcakton S. z. me izotermale procesi i përhapjes, i cili mund të zhvillohet në frekuenca shumë të ulëta. Në shumicën e rasteve, S. h. korrespondon me vlerën laplasiane.

S. h. më pak në gaze sesa në lëngje dhe në lëngje, si rregull, më pak.Tek gazet ideale në një temperaturë të caktuar, S. z. nuk varet nga presioni dhe rritet me rritjen e temperaturës si . ndryshimi i S. z. barazohet , ku dhe janë rritje të vogla të shpejtësisë dhe temperaturës në krahasim me vlerat e tyre Me dhe T. Në temperaturën e dhomës, referohet. ndryshimi i S. h. në ajër është afërsisht 0,17% për 1 K. Në lëngje, S. z., si rregull, zvogëlohet me rritjen e temperaturës dhe ndryshimi i tij është, për shembull, për aceton -5,5 m / s * K, për alkoolin etilik -3 .6 m / s * K. Një përjashtim nga ky rregull është uji, në të cilin S. h. në temperaturën e dhomës rritet me një rritje të temperaturës me 2.5 m / s * K, Tab. nje- Shpejtësia e zërit në disa gazra në °C*

* Vlerat e shpejtësisë janë dhënë për presionin normal.

Tab. 2- Shpejtësia e zërit në disa lëngje në 20°C

Në ujin e detit S. h. varet nga temperatura, kripësia dhe thellësia. Këto varësi janë komplekse. Për të llogaritur S. h. në det përdoren tabela të llogaritura sipas empirike, f-lam. Meqenëse temp-pa, presioni dhe nganjëherë kripësia ndryshojnë me thellësinë, S. z. në oqean është funksioni i thellësisë c(z). Kjo varësi në thelb përcakton natyrën e përhapjes së zërit në oqean (shih Fig. Hidroakustika). Në veçanti, ai përcakton ekzistencën kanali i zërit nënujor, pozicioni i aksit to-rogo etj. karakteristikat varen nga koha e vitit, ora e ditës dhe nga gjeografia, vendndodhja.

Në gazrat e lëngshëm S. h. rritet në të njëjtën temperaturë: për shembull, në vaj karburanti të gaztë në një temperaturë prej -195 ° C, është 176 m / s, në azot të lëngshëm në të njëjtën temperaturë 859 m / s, në helium të gaztë dhe të lëngshëm në -269 ° C, përkatësisht, 102 m/s dhe 198 m/s.

S. h. në përzierjet e gazeve ose të lëngjeve varet nga përqendrimi i përbërësit. , në të cilën një përzierje merret si përzierje, e përcaktuar nga pesha molekulare e përbërësve, duke marrë parasysh përqendrimin e tyre. Në përzierjet e lëngshme, varësia e S. h. përqendrimi i përbërësve ka një karakter mjaft kompleks, to-ry shoqërohet me llojin e ndërveprimeve ndërmolekulare. Pra, në përzierjet alkool-ujë dhe acid-ujë në një përqendrim të caktuar, ka një matje maksimale të C. C. h. mund të përdoret për të përcaktuar dhe kontrolluar përqendrimin e përbërësve të përzierjeve dhe tretësirave.

Në heliumin e lëngshëm, S. h. rritet me uljen e temperaturës. Gjatë kalimit fazor në gjendjen superfluid, shfaqet një kthesë në kurbën e varësisë C. h. nga temp.

Në gazet poliatomike dhe pothuajse në të gjitha lëngjet, ka një shpërndarje të C. h., dhe në lëngje manifestohet në frekuenca të larta ultrasonike dhe hipersonike.

Në gomat, polimeret dhe gomat, S. h. varet nga kimi. përbërja dhe dendësia e paketimit të makromolekulave dhe rritet me rritjen e frekuencës; në materialet e këtij lloji me dendësi më të vogël dhe S. h. më pak, p.sh. në gomë silikoni C. Shpejtësia e zërit në trupat e ngurtë. Valët elastike gjatësore dhe prerëse (tërthore) përhapen në një mjedis të ngurtë të pakufizuar. Në një të ngurtë izotropike, shpejtësia e fazës për një valë gjatësore

për valë prerëse

ku E - moduli i të rinjve, G- moduli i prerjes, - koeficienti. Poisson TE - moduli i kompresimit me shumicë. Shpejtësia e përhapjes së valëve gjatësore është gjithmonë më e madhe se shpejtësia e valëve prerëse, dhe lidhja zakonisht është e kënaqur. vlerat me l dhe c t për disa lëndë të ngurta izotropike janë dhënë në tabelë. 3.

Tab. 3 - Shpejtësia e zërit në disa lëndë të ngurta izotropike

Në monokristalet S. h. varet nga drejtimi i përhapjes së valës në kristal (shih Fig. Akustika kristal). Në ato drejtime në të cilat është i mundur përhapja e valëve thjesht gjatësore dhe thjesht tërthore, në rastin e përgjithshëm ekziston një vlerë me l dhe dy vlera c t . Nëse vlerat c t janë të ndryshme, atëherë quhen ndonjëherë valët përkatëse. valë tërthore të shpejta dhe të ngadalta. Në rastin e përgjithshëm, për çdo drejtim të përhapjes së valës në një kristal, mund të ekzistojnë tre valë të përziera me shpejtësi të ndryshme përhapjeje, të cilat përcaktohen nga kombinimet përkatëse të moduleve elastike dhe vektorët lëkunden. Ne shume substancat S. h. varet nga prania e lëndës së huaj. Në gjysmëpërçuesit dhe dielektrikët, S. z. i ndjeshëm ndaj përqendrimit të papastërtive; Pra, kur doping një gjysmëpërçues me një papastërti që rrit numrin e bartësve të rrymës, C. h. zvogëlohet me rritjen e përqendrimit; me një rritje të temperaturës prej S. h. rritet pak.

Në metalet dhe lidhjet S. h. në mënyrë të konsiderueshme varet nga trajtimi termik mekanik i mëparshëm: rrotullimi, farkëtimi, pjekja etj. Ky fenomen shoqërohet pjesërisht me dislokime, prania e të cilave prek edhe S. z.

Tab. katër - Shpejtësia e zërit në disa kristale të vetme

Në metale, si rregull, S. h. zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Gjatë kalimit të metalit në gjendjen superpërcjellëse, natyra e varësisë është e ndryshme: vlera ds/dt ndryshon shenjën në pikën e tranzicionit. Në magnet të fortë fushat tregohen efektet nek-thekër në varësi të S. z. nga magn. fushat, to-thekër pasqyrojnë sjelljen e elektroneve në një kristal të vetëm metalik. Për shembull, kur zëri përhapet në drejtime të caktuara, S. z shfaqet në kristal. kakf-tsii magn. fusha. Matjet e varësisë S. z. nga magn. fushat janë të ndjeshme. Në piezoelektrikë dhe ferroelektrike prania e elektromekanike Një fenomen i ngjashëm vërehet në materiale magnetostrictive, ku prania e një lidhje magnetoelastike çon, përveç kësaj, në shfaqjen e një varësie të dukshme të S. z. nga forca e magnetit. fushë për shkak të efektit t, E në madhësinë e magnit. fusha N. NdryshimetS. h. me rritje H mund të arrijë disa përqind (ndonjëherë deri në dhjetëra përqind). E njëjta varësi e S. z. nga tensioni elektrik. fushat e vëzhguara në ferroelektrikë. Kur vepron mbi një statike mohaniç. Në trupat e kufizuar, përveç valëve gjatësore dhe tërthore, ekzistojnë lloje të tjera të valëve. Kështu, përgjatë sipërfaqes së lirë të një trupi të ngurtë ose përgjatë kufirit të tij me një medium tjetër, valët akustike sipërfaqësore shpejtësia e së cilës është më e vogël se shpejtësia e valëve me shumicë karakteristike për këtë material. Për pllaka, shufra etj. akustike solide. valëpërcjellësit janë karakteristikë valë normale, shpejtësia e së cilës përcaktohet jo vetëm nga vetitë e substancës, por edhe nga gjeometria e trupit. Kështu, për shembull, S. z. për një valë gjatësore në një shufër me st, përmasat tërthore të së cilës janë shumë më të vogla se gjatësia e valës së zërit, ndryshojnë nga S. z. në një mjedis të pakufizuar me l(Tabela 3):

Metodat e matjes C. Difraksioni i dritës me anë të ultrazërit). Naib. saktësia i referohet. matje të rendit prej 10 -5% (për shembull, kur studiojmë varësinë Me ottem-ry ose magn. në terren ose në përqendrimin e papastërtive ose defekteve).

Matjet e S. h. përdoren për të përcaktuar shumësin. vetitë e materies, të tilla si akustika molekulare). Përkufizimi i ndryshimeve të vogla S. z. është i ndjeshëm. Metoda e fiksimit të papastërtive në gazra dhe lëngje. Në trupat e ngurtë, matja C. Lit.: Landau L. D., L i f sh dhe c E. M., Teoria e elasticitetit, botimi 4, M., 1987; e tyre, Gidrodinamika, botimi IV, M., 1988; Bergman L., Ultratingujt dhe aplikimi i tij në shkencë dhe teknologji, përkth. nga gjermanishtja, botimi i dytë, M., 1957; Mikhailov. G., Solovyov V. A., Syrnikov Yu. P., Fundamentals of molecular acoustics, M., 1964; Tabelat për llogaritjen e shpejtësisë së zërit në ujin e detit, L., 1965; Akustika fizike, ed. W. Mason, përkth. nga anglishtja, vëll.1, pjesa A, M., 1966, ch. 4;t. 4, pjesa B, M., 1970, ch. 7; Kolesnikov A. E., Matjet me ultratinguj, botimi i dytë, M., 1982; Truel R., Elbaum Ch., Ch. and B., Metodat tejzanor në fizikën e gjendjes së ngurtë, përkth. nga anglishtja, M., 1972; Akustik, A. L. Polyakova.

Enciklopedia fizike. Në 5 vëllime. - M.: Enciklopedia Sovjetike. Kryeredaktori A. M. Prokhorov. 1988 .

• - shpejtësia e përhapjes së valëve akustike 1. Shpejtësia e përhapjes së valës elastike në një mjedis. Njësia m/s 2. Shpejtësia e fazës ose grupit të një valë akustike në një material jo-shpërndarës për një drejtim të caktuar përhapjeje. ,"de":["V3RQ155MHa8","Q_gLb_lO15I"],"es":["Luu4IHk4w0s","v4jxIFNZU0s"],"pt":["Goir5Y67RTo","JFnryv_L-1U"],"fr": "9SqhgjaQKoU"],"bg":["05zkn1JVL38"],"pl":["wDsdjI4CC4M","wDsdjI4CC4M","_mIObAkQP2g","_mIObAkQP2g","_mIObAkn1JVL38"]"pl":["wDsdjI4CC4M","wDsdjI4CC4M","_mIObAkQP2g","_mIObAkQP2g","_mIObAkQP2g","_mIObAk""1MP2g"] "el":["hJA-3xuQlvk"])