Ovoz odatda adiabatik tarzda tarqaladigan gazlar va suyuqliklar uchun (ya'ni, tovush to'lqinida siqilish va kamayishi bilan bog'liq bo'lgan harorat o'zgarishi, ma'lum bir vaqt davomida tenglashishga vaqt topa olmaydi) uchun ifoda Ovoz tezligi sifatida tasavvur qilish mumkin

qayerda Jahannamga - adiabatik massa moduli, r - zichlik, b ad - adiabatik siqilish, b out = gb ad - izotermik siqilish, g = c p / c v - doimiy bosimdagi issiqlik quvvatlarining nisbati cp va da doimiy hajm Rezyume .

DA ideal gaz Ovoz tezligi

(Laplas formulasi), bu erda r 0 - muhitdagi o'rtacha bosim, R- universal gaz doimiysi, T - mutlaq harorat, m - gazning molekulyar og'irligi. G uchun = 1 uchun Nyuton formulasini olamiz Ovoz tezligi, tarqalish jarayonining izotermik tabiati haqidagi farazga mos keladi. Suyuqliklarda adiabatik va izotermik jarayonlar orasidagi farq odatda e'tibordan chetda qolishi mumkin.

Ovoz tezligi gazlarda suyuqliklarga qaraganda kamroq va suyuqliklarda, qoida tariqasida, qattiq moddalarga qaraganda kamroq, shuning uchun gazni suyultirishda Ovoz tezligi ortadi. Jadvalda. 1 va 2 qiymatlar Ovoz tezligi ba'zi gazlar va suyuqliklar uchun va dispersiya mavjud bo'lgan hollarda Ovoz tezligi, uning qiymatlari tovush to'lqinining davri vaqtdan kattaroq bo'lgan past chastotalar uchun berilgan. dam olish.

Tab. 1. - 0 ° va bosimdagi gazlardagi tovush tezligi atm

Tab. 2. - 20°C da suyuqlikdagi tovush tezligi

Ovoz tezligi izotrop qattiq moddalarda aniqlanadi elastiklik moduli materiya va uning zichligi. Cheklanmagan qattiq muhitda bo'ylama va siljish (ko'ndalang) to'lqinlar tarqaladi va faza Ovoz tezligi bo'ylama to'lqin uchun teng

,

va kesish uchun

qayerda E - yosh moduli, G- kesish moduli, g - Puasson nisbati, TO - ommaviy siqish moduli. Uzunlamasına to'lqinlarning tarqalish tezligi har doim siljish to'lqinlarining tezligidan kattaroqdir (3-jadvalga qarang).

Tab. 3. - Ba'zilarida tovush tezligi qattiq moddalar.

OVVUZ TEZLIGI

OVVUZ TEZLIGI

Elastik muhitdagi harakatlar, agar uning profilining shakli o'zgarishsiz qolsa. Garmonik to'lqinning tezligi deyiladi. ovozning faza tezligi ham. Odatda S. z. - qiymat berilgan tashqi uchun berilgan in-va uchun doimiy. sharoitlar va to'lqinning chastotasi va uning amplitudasiga bog'liq emas. Turli chastotalar uchun har xil bo'lgan hollarda, ovoz tarqalishi haqida gapiriladi.

Odatda adiabatik tarzda tarqaladigan gazlar va suyuqliklar uchun (ya'ni, tovush to'lqinida siqilish va kamayishi bilan bog'liq bo'lgan haroratning o'zgarishi ma'lum bir davr mobaynida tenglashishga ulgurmaydi), S. z. quyidagicha ifodalanadi:

s=?(Kad/r)=?(1/badr).

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

Bu erda g=Cp/Cv - issiqlik sig'imlarining nisbati doimiy bosim va hajmi, p0 - muhitda o'rtacha, R - universitetlar. , m - deyishadi. gaz. S. h. gazlarda u suyuqliklarga qaraganda kamroq, suyuqliklarda esa, qoida tariqasida, televizorga qaraganda kamroq. jismlar, shuning uchun gazni suyultirishda S. h. ortadi. Quyida S. h qiymatlari keltirilgan. (m / s) ma'lum gazlar va suyuqliklar uchun va S. z. dispersiyasi mavjud bo'lgan hollarda, uning qiymatlari tovush to'lqinining davri bo'shashishdan kattaroq bo'lgan past chastotalar uchun beriladi. .

0°S VA BOSIMDAGI GAZLARDAGI OVVOS TEZLIGI 1 ATM

Azot........................... 334

Kislorod............ 316

Havo............... 331

Geliy .............. 965

Vodorod............ 1284

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

Ammiak .............. 415

S. h. gazlarda u harorat va bosim ortishi bilan ortadi (xona haroratida S. z. havodagi nisbiy oʻzgarish harorat 1°C ga oʻzgarishi bilan taxminan 0,17% ni tashkil qiladi). Suyuqliklarda S. z., qoida tariqasida, haroratning bir necha marta oshishi bilan kamayadi. 1°S uchun m/s;

20°S SEVUKLARDA OVVUZ TEZLIGI

Suv....................................................................... 1490

Benzol........................................................... 1324

Etanol ………………. 1180

Merkuriy....................................................................... 1453

Glitserin …………………… 1923 yil

bu qoidadan istisno yavl. suv, unda S. h. harorat oshishi bilan ortadi va 74 ° S haroratda maksimal darajaga etadi va haroratning yanada oshishi bilan kamayadi. Bosimning oshishi bilan S. z. suvda 1 atm uchun taxminan 0,01% ga oshadi. DA dengiz suvi S. h. harorat, sho'rlanish va chuqurlikning oshishi bilan ortadi, bu esa tovushning borishini belgilaydi. dengizdagi nurlar, xususan, suv osti tovush kanalining mavjudligi.

S. h. gazlar yoki suyuqliklar aralashmalarida aralashmaning tarkibiy qismlarining konsentratsiyasiga bog'liq.

S. h. izotrop televizorda. jismlar in-va elastiklik modullari va uning zichligi bilan aniqlanadi. Cheksiz televizorda. boʻylama va qirqim (koʻndalang) muhitda tarqaladi va faza S. h. uzunlamasına to'lqin uchun quyidagilarga teng:

va kesish uchun:

bu erda E - Young moduli, G - siljish moduli, v - koeffitsient. Puasson, K - hajmli siqilish moduli. Uzunlamasına to'lqinlarning tarqalish tezligi har doim siljish to'lqinlarining tezligidan kattaroqdir (jadvalga qarang). Televizorda organlari cheklangan. o'lchamlari, masalan, to'lqinlarning boshqa turlari mavjud. , tezligi cl va ct dan kam bo'lgan. Plitalar, rodlar va boshqalarda televizor. to'lqin o'tkazgichlar tarqaladi, ularning tezligi nafaqat orolning xususiyatlari, balki geom bilan ham belgilanadi. tana parametrlari. S. h. yupqa tayoqdagi uzunlamasına to'lqin uchun cl st = ?(E/r) ga teng. monokristalga aylanadi. tv. S.ning jasadlari h. kristallografikga nisbatan to'lqin tarqalish yo'nalishiga bog'liq. boltalar. Koʻp in-vahlarda S. z. begona moddalar mavjudligiga bog'liq. Metall va qotishmalarda S. h. sezilarli darajada ular duchor bo'lgan qayta ishlashga bog'liq (prokat, zarb, tavlanish va boshqalar). Pyezoelektrik va ferroelektrikda S. h. nafaqat elastik modullar, balki piezoelektrik modullar bilan ham aniqlanadi va elektr quvvatiga ham bog'liq bo'lishi mumkin. dalalar.

BA'ZI QATTIQ MADDALARDAGI OVVUZ TEZLIGI

Ferromagnitlarda S. z. magnitning kuchiga bog'liq. dalalar.

S.ning oʻlchami z. ko‘pchilikni aniqlash uchun ishlatiladi sv-v-va, gazlar va suyuqliklarning, qattiq jismlarning siqilish qobiliyati, Debay harorati va boshqalar S. z.dagi kichik oʻzgarishlarni oʻlchash. yavl. his qiladi. gazlar va suyuqliklarda aralashmalar mavjudligini aniqlash usuli. Televizorda oʻlchov organlari S. z. va uning turli omillarga bog'liqligi yarimo'tkazgichlarning tarmoqli tuzilishini, metallardagi Fermi sirtlarining tuzilishini va boshqalarni tekshirishga imkon beradi. Bir qator nazorat va o'lchovlar. asosiy texnikada ultratovushni qo'llash. S.ning oʻlchovlari boʻyicha h.

Jismoniy ensiklopedik lug'at. - M.: Sovet Entsiklopediyasi. . 1983 .

OVVUZ TEZLIGI

Elastik to'lqin muhitida tarqalish tezligi. c eksa yo'nalishi bo'yicha X, tovush bosimi R sifatida ifodalanishi mumkin p \u003d p (x - - ct), qayerda t- vaqt. Yassi garmoniya uchun dispersiyasiz muhitdagi toʻlqinlar va S. z. w va chastotasi bilan ifodalanadi k Floy c= w/k. Tezlik bilan Bilan garmonik tarqalishlar. to'lqinlar, bilan ham faza S. h. Tarqalishi paytida o'zboshimchalik bilan to'lqin shakli o'zgargan muhitda garmonik. to'lqinlar shunga qaramay o'z shakllarini saqlab qoladi, lekin faza tezligi turli chastotalar, tovushning tarqalishi uchun har xil bo'lib chiqadi. Bunday hollarda kontseptsiyadan ham foydalaniladi guruh tezligi. Katta elastik to'lqin amplitudalarida chiziqli bo'lmagan effektlar paydo bo'ladi (2-rasmga qarang). chiziqli bo'lmagan akustika), har qanday to'lqinlarning, shu jumladan harmoniklarning o'zgarishiga olib keladi: to'lqin profilining har bir nuqtasining tarqalish tezligi ushbu nuqtadagi bosimga bog'liq bo'lib, bosim oshishi bilan kuchayadi, bu to'lqin shaklining buzilishiga olib keladi.

Gazlar va suyuqliklardagi tovush tezligi. Gazlar va suyuqliklarda tovush siqilishning hajmli to'lqinlari shaklida tarqaladi - siyraklanish. Agar tarqalish jarayoni adiabatik tarzda sodir bo'lsa (bu, qoida tariqasida, sodir bo'ladi), ya'ni. e) tovush to'lqinidagi harorat o'zgarishini tenglashtirishga vaqt yo'q va 1 / 2 , davr, isitiladigan (siqilgan) joylardan issiqlik sovuqqa (kamdan-kam uchraydigan) o'tishga ulgurmaydi, keyin S. z. ga teng , qayerda R - moddadagi bosim uning zichligi va indeksidir s hosila doimiy entropiyada olinishini ko'rsatadi. Bu S. z. chaqirdi adiabatik. S uchun ifoda.

qayerda Kimga do'zax - adiabatik. moddaning har tomonlama siqilish moduli, - adiabatik. siqilish, - izotermik siqilish, \u003d - doimiy bosim va hajmdagi issiqlik sig'imlarining nisbati.

Ideal gazda, bu erda R \u003d \u003d 8,31 J / mol * K universal gaz doimiysi, T - abs. gazning molekulyar og'irligi. Bu deb ataladigan narsa. l a p l a s o v a S. h. Gazda u molekulalarning o'rtacha issiqlik tezligiga kattalik tartibida to'g'ri keladi. Qiymat nyuton o n o y S. z. deyiladi, S. z ni aniqlaydi. izotermik bilan tarqalish jarayoni, bu juda past chastotalarda sodir bo'lishi mumkin. Aksariyat hollarda S. h. Laplas qiymatiga mos keladi.

S. h. gazlarda suyuqliklarga qaraganda kamroq, suyuqliklarda esa, qoida tariqasida, kamroq.Ideal gazlarda berilgan haroratda S. z. bosimga bog'liq emas va harorat oshishi bilan o'sadi. S.ning oʻzgarishi z. teng , bu erda va ularning qiymatlari bilan solishtirganda tezlik va haroratning kichik o'sishi Bilan va T. Xona haroratida, ishora qiladi. S.ning oʻzgarishi h. havoda 1 K ga taxminan 0,17% ni tashkil qiladi. Suyuqliklarda S. z., qoida tariqasida, harorat oshishi bilan kamayadi va uning oʻzgarishi, masalan, aseton uchun -5,5 m/s * K, etil spirti uchun -3. .6 m / s * K. Bu qoidadan istisno suv bo'lib, unda S. h. xona haroratida haroratning 2,5 m / s * K ga oshishi bilan ortadi, Tab. bir- Ayrim gazlardagi tovush tezligi °S*

* Tezlik qiymatlari normal bosim uchun berilgan.

Tab. 2- Ba'zi suyuqliklarda tovush tezligi 20 ° C da

Dengiz suvida S. h. harorat, sho'rlanish va chuqurlikka bog'liq. Bu bog'liqliklar murakkabdir. Hisoblash uchun S. h. dengizda empirik, f-lam bo'yicha hisoblangan jadvallar qo'llaniladi. Chuqurlik bilan temp-pa, bosim va baʼzan shoʻrlanish oʻzgarganligi sababli S. z. okeanda chuqurlikning vazifasi c(z). Ushbu bog'liqlik asosan okeandagi tovush tarqalishining tabiatini aniqlaydi (2-rasmga qarang). Gidroakustika). Xususan, u mavjudligini belgilaydi suv osti ovoz kanali, to-rogo o'qining holati va boshqalar xususiyatlari yil vaqtiga, kun vaqtiga va geografiyaga, joylashuvga bog'liq.

Suyultirilgan gazlarda S. h. bir xil haroratda ortadi: masalan, gazsimon mazutda -195 ° C haroratda u 176 m / s, suyuq azotda bir xil haroratda 859 m / s, gazsimon va suyuq geliyda -269 ° S ni tashkil qiladi. C, mos ravishda, 102 m / s va 198 m / s.

S. h. gazlar yoki suyuqliklar aralashmalarida komponentning konsentratsiyasiga bog'liq. , bunda aralashma aralashma sifatida olinadi, ularning konsentratsiyasini hisobga olgan holda komponentlarning molekulyar og'irliklari bilan aniqlanadi. Suyuq aralashmalarda S. h ning bogʻliqligi. komponentlar konsentratsiyasi bo'yicha ancha murakkab xarakterga ega, to-ry molekulalararo o'zaro ta'sir turi bilan bog'liq. Demak, spirt-suv va kislota-suv aralashmalarida ma'lum konsentratsiyada maksimal C. o'lchov C. h. aralashmalar va eritmalarning tarkibiy qismlarining konsentratsiyasini aniqlash va nazorat qilish uchun ishlatilishi mumkin.

Suyuq geliyda S. h. haroratning pasayishi bilan ortadi. Fazaning o'ta suyuqlik holatiga o'tish davrida C ga bog'liqlik egri chizig'ida burilish paydo bo'ladi. h. haroratdan.

Ko'p atomli gazlarda va deyarli barcha suyuqliklarda C dispersiyasi mavjud. h., suyuqliklarda esa yuqori ultratovush va gipersonik chastotalarda namoyon bo'ladi.

Kauchuk, polimer va kauchuklarda S. h. kimyoga bog'liq. makromolekulalarning tarkibi va qadoqlash zichligi va ortib borayotgan chastota bilan ortadi; zichligi past bo'lgan ushbu turdagi materiallarda va S. h. kamroq, masalan. silikon kauchukda C. Qattiq jismlardagi tovush tezligi. Cheklanmagan qattiq muhitda uzunlamasına va siljish (ko'ndalang) elastik to'lqinlar tarqaladi. Izotrop qattiq jismda bo'ylama to'lqin uchun faza tezligi

kesish to'lqini uchun

qayerda E - yosh moduli, G- kesish moduli, - koeffitsient. Puasson TO - ommaviy siqish moduli. Uzunlamasına to'lqinlarning tarqalish tezligi har doim siljish to'lqinlarining tezligidan kattaroq bo'ladi va bu munosabat odatda qondiriladi. Qiymatlar l bilan va c t ba'zi izotrop qattiq moddalar uchun jadvalda keltirilgan. 3.

Tab. 3 - Ayrim izotrop qattiq jismlardagi tovush tezligi

Monokristallarda S. h. kristalldagi to'lqinlarning tarqalish yo'nalishiga bog'liq (2-rasmga qarang). Kristal akustika). Sof bo'ylama va ko'ndalang to'lqinlarning tarqalishi mumkin bo'lgan yo'nalishlarda umumiy holatda bitta qiymat mavjud. l bilan va ikkita qiymat c t. Agar qiymatlar c t har xil, keyin mos keladigan to'lqinlar ba'zan chaqiriladi. tez va sekin ko'ndalang to'lqinlar. Umuman olganda, kristalldagi to'lqin tarqalishining har bir yo'nalishi uchun turli xil tarqalish tezligiga ega bo'lgan uchta aralash to'lqin mavjud bo'lishi mumkin, ular elastik modullarning mos keladigan kombinatsiyasi bilan belgilanadi va vektorlar tebranadi. Ko'pchilikda moddalar S. h. begona moddalar mavjudligiga bog'liq. Yarimoʻtkazgichlar va dielektriklarda S. z. aralashmalar kontsentratsiyasiga sezgir; shunday qilib, yarimo'tkazgichni tok tashuvchilar sonini oshiradigan nopoklik bilan doping qilganda, C. h. konsentratsiyaning ortishi bilan kamayadi; S. h haroratining oshishi bilan. biroz ortadi.

Metall va qotishmalarda S. h. sezilarli darajada oldingi mexanik issiqlik davolash bog'liq: prokat, zarb, tavlama, va hokazo Bu hodisa qisman dislokatsiyalar bilan bog'liq bo'lib, ularning mavjudligi S. z ga ham ta'sir qiladi.

Tab. to'rt - Ayrim monokristallardagi tovush tezligi

Metalllarda, qoida tariqasida, S. h. harorat oshishi bilan kamayadi. Metallning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishida bog'liqlikning tabiati boshqacha: qiymat ds/dt o'tish nuqtasida belgini o'zgartiradi. Kuchli magnitda dalalar S. z ga qarab nek-javdar effektlari ko'rsatilgan. magn dan. maydonlar, to-javdar metall monokristalidagi elektronlarning harakatini aks ettiradi. Masalan, tovush maʼlum yoʻnalishlarda tarqalganda kristallda S. z paydo boʻladi. kakf-tsii magn. dalalar. Bog'liqlik o'lchovlari S. z. magn dan. maydonlar sezgir. Pyezoelektriklarda va ferroelektriklar elektromexanik mavjudligi Shunga o'xshash hodisa ham kuzatiladi magnitostriktiv materiallar, bu erda magnitelastik bog'ning mavjudligi, qo'shimcha ravishda, S. z ning sezilarli bog'liqligi paydo bo'lishiga olib keladi. magnitning kuchidan. t.-ta'sir tufayli maydon, magn kattaligiga E. dalalar N. O'zgarishlarS. h. o'sish bilan H bir nechtasiga yetishi mumkin foiz (ba'zan o'nlab foizgacha). S. z ning bir xil bog'liqligi. elektr kuchlanishidan. ferroelektriklarda kuzatilgan maydonlar. Statikda harakat qilganda mohanich. Chegaralangan qattiq jismlarda bo'ylama va ko'ndalang to'lqinlardan tashqari, boshqa turdagi to'lqinlar ham mavjud. Shunday qilib, qattiq jismning erkin yuzasi bo'ylab yoki uning boshqa muhit bilan chegarasi bo'ylab, sirt akustik to'lqinlari tezligi ushbu materialga xos bo'lgan ommaviy to'lqinlarning tezligidan kamroq. Plitalar, rodlar va boshqalar uchun qattiq akustik. to‘lqin o‘tkazgichlar xarakterlidir oddiy to'lqinlar, tezligi faqat moddaning xususiyatlari bilan emas, balki tananing geometriyasi bilan ham belgilanadi. Shunday qilib, masalan, S. z. ko'ndalang o'lchamlari tovush to'lqin uzunligidan ancha kichik bo'lgan st bilan novda bo'ylama to'lqin uchun S. z dan farq qiladi. cheklanmagan muhitda l bilan(3-jadval):

O'lchash usullari C. Ultratovush yordamida yorug'likning diffraksiyasi). Naib. aniqlik nazarda tutiladi. 10-5% tartibidagi o'lchovlar (masalan, qaramlikni o'rganishda Bilan ottemp-ry yoki magn. dala yoki aralashmalar yoki nuqsonlar kontsentratsiyasi bo'yicha).

S.ning oʻlchovlari h. ko‘plikni aniqlash uchun ishlatiladi. moddalarning molekulyar akustika kabi xususiyatlari). Kichik o'zgarishlarning ta'rifi S. z. sezgir. gazlar va suyuqliklardagi aralashmalarni mahkamlash usuli. Qattiq jismlarda o'lchov C. Lit.: Landau L. D., L i f sh va c E. M., Elastiklik nazariyasi, 4-nashr, M., 1987; ularniki, Gidrodinamika, 4-nashr, M., 1988; Bergman L., Ultratovushlar va uning fan va texnologiyada qo'llanilishi, trans. nemis tilidan, 2-nashr, M., 1957; Mixaylov. G., Solovyov V. A., Syrnikov Yu. P., Molekulyar akustika asoslari, M., 1964; Dengiz suvida tovush tezligini hisoblash uchun jadvallar, L., 1965; Jismoniy akustika, ed. V. Meyson, trans. Ingliz tilidan, 1-jild, A qism, M., 1966, ch. 4;t. 4, B qismi, M., 1970, ch. 7; Kolesnikov A. E., Ultrasonik o'lchovlar, 2-nashr, M., 1982; Truel R., Elbaum Ch., Ch. va B., Qattiq jismlar fizikasida ultratovush usullari, trans. ingliz tilidan, M., 1972; Akustik, A. L. Polyakova.

Jismoniy ensiklopediya. 5 jildda. - M.: Sovet Entsiklopediyasi. Bosh muharrir A. M. Proxorov. 1988 .

• - akustik to'lqinlarning tarqalish tezligi 1. Elastik to'lqinning muhitda tarqalish tezligi. Birlik m/s 2. Akustik to'lqinning tarqalishning ma'lum yo'nalishi uchun dispers bo'lmagan materialdagi faza yoki guruh tezligi. ,"de":["V3RQ155MHa8","Q_gLb_lO15I"],"es":["Luu4IHk4w0s","v4jxIFNZU0s"],"pt":["Goir5Y67RTo","JFnryv_L-1U:"]," "9SqhgjaQKoU"],"bg":["05zkn1JVL38"],"pl":["wDsdjI4CC4M","wDsdjI4CC4M","_mIObAkQP2g","_mIObAkQP2g","_mIObAkQP2g","_mIObAkQP2"g" ,"el":["hJA-3xuQlvk"])