Sesin genellikle adyabatik olarak yayıldığı gazlar ve sıvılar için (yani, bir ses dalgasındaki sıkıştırma ve seyrekleşme ile ilişkili sıcaklık değişiminin bir süre boyunca eşitlenmesi için zaman yoktur), için ifade ses hızı olarak hayal edilebilir

nerede cehenneme - adyabatik yığın modülü, r - yoğunluk, b ad - adyabatik sıkıştırılabilirlik, b out = gb ad - izotermal sıkıştırılabilirlik, g = c p / c v - sabit basınçta ısı kapasitelerinin oranı cp ve sabit hacim Özgeçmiş .

AT Ideal gaz ses hızı

(Laplace formülü), burada r 0 - ortamdaki ortalama basınç, R- Evrensel gaz sabiti, T - mutlak sıcaklık, m gazın moleküler ağırlığıdır. g için = 1 için Newton'un formülünü elde ederiz ses hızı, yayılma sürecinin izotermal doğasının varsayımına karşılık gelir. Sıvılarda, adyabatik ve izotermal süreçler arasındaki ayrım genellikle ihmal edilebilir.

ses hızı gazlarda sıvılardan daha az ve sıvılarda kural olarak katılardan daha az, bu nedenle bir gazı sıvılaştırırken ses hızı artışlar. Masada. 1 ve 2 değerlerdir ses hızı bazı gazlar ve sıvılar için ve dağılmanın olduğu durumlarda ses hızı, ses dalgasının periyodu zamandan daha büyük olduğunda, değerleri düşük frekanslar için verilir. gevşeme.

Sekme. 1. - 0 ° ve basınçta gazlarda ses hızı 1 ATM

Sekme. 2. - 20°C'de sıvılarda sesin hızı

ses hızı izotropik katılarda belirlenir elastikiyet modülü madde ve yoğunluğu. Sınırsız katı bir ortamda, boyuna ve kayma (enine) dalgalar yayılır ve faz ses hızı uzunlamasına bir dalga için eşittir

,

ve kesme için

nerede E - gencin modülü, G- kesme modülü, g - Poisson oranı, İLE - toplu sıkıştırma modülü. Boyuna dalgaların yayılma hızı, her zaman kesme dalgalarının hızından daha büyüktür (bkz. Tablo 3).

Sekme. 3. - Bazılarında sesin hızı katılar.

SES HIZI

SES HIZI

Profilinin şeklinin değişmemesi şartıyla elastik bir ortamdaki hareketler. Harmonik dalganın hızına denir. ayrıca sesin faz hızı. Genellikle S. z. - verilen harici için belirli bir in-va için değer sabittir. koşullar ve dalganın frekansına ve genliğine bağlı değildir. Farklı frekanslar için farklı olduğu ortaya çıkan durumlarda, ses dağılımından söz edilir.

Genellikle adyabatik olarak yayıldığı gazlar ve sıvılar için (yani, bir ses dalgasındaki sıkıştırma ve seyrekleşme ile ilişkili sıcaklıktaki değişikliğin bir süre boyunca eşitlenmesi için zamanı yoktur), S. z. şu şekilde ifade edilir:

с=?(Kad/r)=?(1/badr).

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

burada g=Cp/Cv, ısı kapasitelerinin oranıdır. sabit basınç ve hacim, p0 - ortamdaki ortalama, R - evrenler. , m - diyorlar. gaz. S. h. gazlarda sıvılardan daha azdır ve sıvılarda kural olarak TV'den daha azdır. cisimler, bu nedenle, gazı sıvılaştırırken S. h. artışlar. Aşağıda S.h değerleri verilmiştir. (m / s) belirli gazlar ve sıvılar için ve bir S. z. dağılımının olduğu durumlarda, ses dalgasının periyodu gevşemeden daha büyük olduğunda, değerleri düşük frekanslar için verilir. .

0°С VE BASINÇ 1 ATM'DE GAZLARDA SES HIZI

Azot .........……... 334

Oksijen........................ 316

Hava ................. 331

Helyum ................ 965

Hidrojen ......... 1284

Metan ................................ 430

Amonyak ................ 415

S. h. gazlarda, artan sıcaklık ve basınçla artar (oda sıcaklığında, havadaki S. z.'deki nispi değişiklik, sıcaklıkta 1 ° C'lik bir değişiklikle yaklaşık% 0.17'dir). Sıvılarda, S. z., kural olarak, sıcaklıktaki birkaç artışla azalır. 1°С başına m/s;

20°C'DE SIVILARDA SES HIZI

Su........………………..... 1490

Benzen..........………………. 1324

Etanol .....…………. 1180

Merkür...........…………………. 1453

Gliserin ....………………..... 1923

bu kuralın istisnası yavl. su, içinde S. h. artan sıcaklıkla artar ve 74 ° C'lik bir sıcaklıkta maksimuma ulaşır ve sıcaklıktaki bir artışla azalır. Basınç artışı ile S. z. suda 1 atm başına yaklaşık %0.01 artar. AT deniz suyu S. h. sesin seyrini belirleyen sıcaklık, tuzluluk ve derinlik arttıkça artar. denizdeki ışınlar, özellikle su altı ses kanalının varlığı.

S. h. gazların veya sıvıların karışımlarında, karışımın bileşenlerinin konsantrasyonuna bağlıdır.

S. h. izotropik TV'de. cisimler, in-va elastisite modülü ve yoğunluğu ile belirlenir. Sınırsız tv'de. uzunlamasına ve kayma (enine) ortamda yayılır ve faz S. h. boyuna bir dalga için şuna eşittir:

ve kesme için:

burada E - Young modülü, G - kesme modülü, v - katsayısı. Poisson, K - hacimsel sıkıştırma modülü. Boyuna dalgaların yayılma hızı, her zaman kesme dalgalarının hızından daha büyüktür (tabloya bakınız). Televizyonda bedenler sınırlıdır. boyutları, örneğin başka dalga türleri vardır. , hızı cl ve ct'den daha az olan. Plakalarda, çubuklarda vb. TV'de. hızı sadece adanın özellikleri tarafından değil, aynı zamanda geom tarafından da belirlenen dalga kılavuzları yayılır. vücut parametreleri. S. h. ince bir çubuktaki boyuna dalga için cl st = ?(E/r)'ye eşittir. bir monokristal haline gelir. televizyon. S.'nin cesetleri h. kristalografiye göre dalga yayılımının yönüne bağlıdır. eksenler. Birçok in-vah S. z. yabancı maddenin varlığına bağlıdır. Metallerde ve alaşımlarda S. h. önemli ölçüde maruz kaldıkları işleme (haddeleme, dövme, tavlama vb.) bağlıdır. Piezoelektrik ve ferroelektrikte S. h. sadece elastik modüllerle değil, aynı zamanda piezoelektrik modüllerle de belirlenir ve elektrik gücüne de bağlı olabilir. alanlar.

BAZI KATI MADDELERDE SES HIZI

Ferromanyetlerde, S. z. mıknatısın gücüne bağlıdır. alanlar.

S.'nin ölçümü z. birçok tanımlamak için kullanılır sv-v-va gazların ve sıvıların sıkıştırılabilirliği, katılar, Debye sıcaklığı vb. gibi. S. z'deki küçük değişikliklerin ölçümü. yavl. hissediyor. gazlarda ve sıvılarda safsızlıkların varlığını belirleme yöntemi. Televizyonda ölçüm organları S. z. ve çeşitli faktörlere bağımlılığı, yarı iletkenlerin bant yapısını, metallerdeki Fermi yüzeylerinin yapısını vb. araştırmayı mümkün kılar. Bir dizi kontrol ve ölçü. ana teknikte ultrason uygulamaları. S.'nin ölçülerine göre h.

Fiziksel Ansiklopedik Sözlük. - M.: Sovyet Ansiklopedisi. . 1983 .

SES HIZI

Elastik bir dalga ortamında yayılma hızı. c eksen yönünde X, ses basıncı R olarak temsil edilebilir p \u003d p (x - - ct), nerede t- zaman. Düz uyum için, dağılma olmayan bir ortamdaki dalgalar ve S. z. w frekansı cinsinden ifade edilir ve k uçmak c= w/k. hız ile İle birlikte harmonik yayılır. ile dalgalar ayrıca faz S. h. Yayılma sırasında keyfi bir dalganın şeklinin değiştiği ortamlarda, harmonik. dalgalar yine de şekillerini korurlar, ancak farklı frekanslar için faz hızı farklıdır, sesin dağılımı. Bu durumlarda, kişi aynı zamanda kavramı kullanır. grup hızı. Büyük elastik dalga genliklerinde doğrusal olmayan etkiler ortaya çıkar (bkz. doğrusal olmayan akustik), harmonik olanlar da dahil olmak üzere herhangi bir dalgada bir değişikliğe yol açar: dalga profilinin her noktasının yayılma hızı, bu noktadaki basınca bağlıdır, artan basınçla artar, bu da dalga biçiminin bozulmasına yol açar.

Gazlarda ve sıvılarda sesin hızı. Gazlarda ve sıvılarda ses, sıkıştırma - seyrekleşme hacim dalgaları şeklinde yayılır. Yayılma süreci adyabatik olarak gerçekleşirse (kural olarak gerçekleşir), yani. e. Ses dalgasındaki sıcaklık değişiminin eşitlenmesi için zamanı yoktur ve 1 / 2 , dönemde, ısıtılmış (sıkıştırılmış) alanlardan gelen ısının soğuğa (nadiren) geçmek için zamanı yoktur, ardından S. z. eşittir , nerede R - bir maddedeki basınç, yoğunluğudur ve indeksi s türevin sabit entropide alındığını gösterir. Bu S. z. aranan adyabatik. S için ifade

nerede İle cehennem - adyabatik. maddenin çok yönlü sıkıştırma modülü, - adyabatik. sıkıştırılabilme, - izotermal sıkıştırılabilirlik, \u003d - sabit basınç ve hacimde ısı kapasitelerinin oranı.

R \u003d \u003d 8.31 J / mol * K'nin evrensel gaz sabiti olduğu ideal bir gazda, T - karın kasları gazın moleküler ağırlığıdır. Bu sözde. l a p l a s o v a S. h. Bir gazda, moleküllerin ortalama termal hızı ile büyüklük sırasına göre çakışır. Değere newton o n o y S. z. denir, S. z'yi belirler. izotermal ile çok düşük frekanslarda gerçekleşebilen yayılma süreci. Çoğu durumda, S. h. Laplacian değerine karşılık gelir.

S. h. gazlarda sıvılardan daha az ve sıvılarda kural olarak daha az Belirli bir sıcaklıkta ideal gazlarda, S. z. basınca bağlı değildir ve artan sıcaklıkla birlikte büyür. S.'nin değişimi z. eşittir , burada ve değerlerine kıyasla küçük hız ve sıcaklık artışları İle birlikte ve T. Oda sıcaklığında, ifade eder. S.'nin değişimi h. havada 1 K başına yaklaşık% 0.17'dir. Sıvılarda, S. z., kural olarak, artan sıcaklıkla azalır ve değişimi, örneğin, aseton için -5.5 m / s * K, etil alkol için -3 .6 m / s * K. Bu kuralın bir istisnası, S'nin bulunduğu sudur. h. oda sıcaklığında, sıcaklıkta 2,5 m / s * K artışla artar, Sekme. bir- °С* de bazı gazlarda sesin hızı

* Normal basınç için hız değerleri verilmiştir.

Sekme. 2- 20°C'de bazı sıvılarda sesin hızı

Deniz suyunda S. h. sıcaklığa, tuzluluğa ve derinliğe bağlıdır. Bu bağımlılıklar karmaşıktır. S.h'yi hesaplamak için. denizde ampirik, f-lam'a göre hesaplanan tablolar kullanılır. Temp-pa, basınç ve bazen tuzluluk derinlikle değiştiğinden, S. z. okyanusta derinliğin işlevidir c(z). Bu bağımlılık esasen okyanusta ses yayılımının doğasını belirler (bkz. Hidroakustik).Özellikle varlığını tanımlar. sualtı ses kanalı, eksenin rogo konumu vb. özellikleri yılın zamanına, günün saatine ve coğrafyaya, konuma bağlıdır.

Sıvılaştırılmış gazlarda S. h. aynı sıcaklıkta artar: örneğin, -195 ° C sıcaklıkta gazlı akaryakıtta 176 m / s, sıvı azotta aynı sıcaklıkta 859 m / s, gaz halinde ve sıvı helyumda -269 ° C sırasıyla 102 m/s ve 198 m/s.

S. h. gaz veya sıvı karışımlarında bileşenin konsantrasyonuna bağlıdır. bir karışımın karışım olarak alındığı, konsantrasyonları dikkate alınarak bileşenlerin moleküler ağırlıkları ile belirlenen. Sıvı karışımlarda, S. h'nin bağımlılığı. bileşenlerin konsantrasyonu oldukça karmaşık bir karaktere sahiptir, to-ry, moleküller arası etkileşimlerin türü ile ilişkilidir. Yani belirli bir konsantrasyonda alkol-su ve asit-su karışımlarında maksimum C. ölçümü vardır. C. h. karışımların ve çözeltilerin bileşenlerinin konsantrasyonunu belirlemek ve kontrol etmek için kullanılabilir.

Sıvı helyumda, S. h. azalan sıcaklıkla artar. Süperakışkan duruma faz geçişi sırasında, C bağımlılık eğrisinde bir bükülme belirir. h. sıcaklıktan

Çok atomlu gazlarda ve hemen hemen tüm sıvılarda C dağılımı vardır. h. ve sıvılarda kendini yüksek ultrasonik ve hipersonik frekanslarda gösterir.

Kauçuklar, polimerler ve kauçuklarda, S. h. kimyaya bağlıdır. makromoleküllerin bileşimi ve paketleme yoğunluğu ve artan frekansla artar; bu tip malzemelerde daha düşük yoğunluklu ve S. h. daha az, örn. silikon kauçukta C. Sesin katılardaki hızı. Boyuna ve kayma (enine) elastik dalgalar, sınırsız katı bir ortamda yayılır. İzotropik bir katıda, boyuna bir dalga için faz hızı

kesme dalgası için

nerede E - gencin modülü, G- kesme modülü, - katsayı. zehir İLE - toplu sıkıştırma modülü. Boyuna dalgaların yayılma hızı, kesme dalgalarının hızından her zaman daha büyüktür ve bu ilişki genellikle sağlanır. değerler l ile ve ct bazı izotropik katılar için Tablo'da verilmiştir. 3.

Sekme. 3 - Bazı izotropik katılarda sesin hızı

Monokristallerde S. h. kristaldeki dalga yayılma yönüne bağlıdır (bkz. Kristal akustiği). Tamamen boyuna ve tamamen enine dalgaların yayılmasının mümkün olduğu yönlerde, genel durumda bir değer vardır. l ile ve iki değer ct . eğer değerler ct farklıdır, o zaman karşılık gelen dalgalar bazen denir. hızlı ve yavaş enine dalgalar. Genel durumda, bir kristalde dalga yayılımının her yönü için, karşılık gelen elastik modül kombinasyonları tarafından belirlenen farklı yayılma hızlarına sahip üç karışık dalga bulunabilir ve vektörler salınır. birçoğunda maddeler S. h. yabancı maddenin varlığına bağlıdır. Yarı iletkenler ve dielektriklerde, S. z. safsızlıkların konsantrasyonuna duyarlı; bu nedenle, akım taşıyıcılarının sayısını artıran bir katışkı ile bir yarı iletken doping yaparken, C. h. artan konsantrasyonla azalır; S. h sıcaklığındaki bir artışla. biraz artar.

Metallerde ve alaşımlarda S. h. önemli ölçüde önceki mekanik ısıl işleme bağlıdır: haddeleme, dövme, tavlama, vb. Bu fenomen kısmen, varlığı S. z'yi de etkileyen çıkıklarla ilişkilidir.

Sekme. dört - Bazı tek kristallerde sesin hızı

Metallerde, kural olarak, S. h. artan sıcaklıkla azalır. Metalin süper iletken duruma geçişi sırasında, bağımlılığın doğası farklıdır: değer ds/dt geçiş noktasında işareti değiştirir. güçlü manyetik alanlar S. z'ye bağlı olarak çavdar etkileri gösterilmiştir. magn'den. alanlar, to-çavdar metal tek kristaldeki elektronların davranışını yansıtır. Örneğin, ses belirli yönlerde yayıldığında, kristalde S. z belirir. kakf-tsii magn. alanlar. Bağımlılık ölçümleri S. z. magn'den. alanlar hassastır. Piezoelektrikte ve ferroelektrik elektromekanik varlığı Benzer bir fenomen gözlenir manyetostriktif malzemeler, bir manyetoelastik bağın varlığının, ek olarak, S. z'nin gözle görülür bir bağımlılığının ortaya çıkmasına neden olduğu. mıknatısın gücünden. alan nedeniyle t. -etkisi, E magn büyüklüğü üzerinde. alanlar N. Değişiklikler h. büyüme ile H birkaç ulaşabilir yüzde (bazen yüzde on'a kadar). S. z'nin aynı bağımlılığı. elektrik voltajından. ferroelektrikte gözlemlenen alanlar. Bir statik üzerinde hareket ederken mohanich. Sınırlı katılarda boyuna ve enine dalgalara ek olarak başka dalga türleri de vardır. Böylece, katı bir cismin serbest yüzeyi boyunca veya başka bir ortamla olan sınırı boyunca, yüzey akustik dalgaları hızı, bu malzemenin özelliği olan toplu dalgaların hızından daha azdır. Plakalar, çubuklar vb. için sağlam akustik. dalga kılavuzları karakteristiktir normal dalgalar, hızı sadece maddenin özellikleri tarafından değil, aynı zamanda vücudun geometrisi tarafından da belirlenir. Yani, örneğin, S. z. enine boyutları ses dalga boyundan çok daha küçük olan st'li bir çubuktaki uzunlamasına bir dalga için S. z'den farklıdır. sınırsız bir ortamda l ile(Tablo 3):

Ölçüm yöntemleri C. Ultrason ile ışığın kırınımı). Naib. doğruluk ifade eder. %10-5 düzeyinde ölçümler (örneğin, bağımlılığı incelerken İle birlikte ottemp-ry veya magn. alan veya kirliliklerin veya kusurların konsantrasyonu).

S.'nin ölçüleri h. çoğulu belirlemek için kullanılır. moleküler akustik gibi maddenin özellikleri). Küçük değişikliklerin tanımı S. z. duyarlıdır. gazlarda ve sıvılarda safsızlıkları sabitleme yöntemi. Katılarda, ölçüm C. Aydınlatılmış.: Landau L.D., L ifsh ve c E.M., Theory of elastisite, 4. baskı, M., 1987; onlarınki, Gidrodinamika, 4. baskı, M., 1988; Bergman L., Ultrasonlar ve bilim ve teknolojideki uygulamaları, çev. Almanca'dan, 2. baskı, M., 1957; Mihaylov G., Solovyov V.A., Syrnikov Yu.P., Moleküler akustiğin temelleri, M., 1964; Deniz suyundaki ses hızının hesaplanması için tablolar, L., 1965; Fiziksel akustik, ed. W. Mason, çev. İngilizce'den, cilt 1, bölüm A, M., 1966, bölüm. 4;t. 4, bölüm B, M., 1970, ch. 7; Kolesnikov A.E., Ultrasonik ölçümler, 2. baskı, M., 1982; Truel R., Elbaum Ch., Ch. ve B., Katı hal fiziğinde ultrasonik yöntemler, çev. İngilizce'den, M., 1972; Akustik, A.L. Polyakova.

Fiziksel ansiklopedi. 5 ciltte. - M.: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1988 .

• - akustik dalgaların yayılma hızı 1. Bir ortamda elastik bir dalganın yayılma hızı. Birim m/s 2. Belirli bir yayılma yönü için, yayılmayan bir malzemede bir akustik dalganın faz veya grup hızı. ,"de":["V3RQ155MHa8","Q_gLb_lO15I"],"es":["Luu4IHk4w0s","v4jxIFNZU0s"],"pt":["Goir5Y67RTo","JFnryv_L-1U"],"fr":[ "9SqhgjaQKoU"],"bg":["05zkn1JVL38"],"pl":["wDsdjI4CC4M","wDsdjI4CC4M","_mIObAkQP2g","_mIObAkQP2g","_mIObAkQP2g"],"ro";" ,"el":["hJA-3xuQlvk"])