Prędkość dźwięku
Prędkość dźwięku w określonym ośrodku – prędkość rozchodzenia się w nim podłużnego zaburzenia mechanicznego.
Prędkość dźwięku w substancjach zależy od tempa przekazywania kolejnym cząsteczkom tej substancji energii drgań cząsteczek. Dla małych natężeń dźwięku (więc również małej amplitudy drgań) prędkość związana z ruchem drgającym jest znacznie mniejsza od prędkości ruchu cieplnego cząsteczek, dlatego prędkość dźwięku nie zależy od jego natężenia.
W powietrzu, w temperaturze 15 °C, prędkość rozchodzenia się dźwięku jest równa 340,3 m/s ≈ 1225 km/h. Prędkość ta zmienia się przy zmianie parametrów powietrza. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na prędkość dźwięku jest temperatura, w niewielkim stopniu ma wpływ wilgotność powietrza; nie zauważa się, zgodnie z przewidywaniami modelu gazu idealnego, wpływu ciśnienia.
Doświadczalna formuła określająca zależność prędkości dźwięku w suchym (wilgotność równa zero) powietrzu dana jest przybliżonym wzorem:
gdzie:
- v – prędkość dźwięku,
- θ – temperatura w stopniach Celsjusza (°C).
Wzór ten jest przybliżeniem wzoru wynikającego z równania gazu doskonałego:
Prędkość rozchodzenia się dźwięku dla różnych ośrodków:
- powietrze – 340 m/s
- korek – 500 m/s
- rtęć – 1500 m/s
- woda – 1500 m/s
- ołów – 2100 m/s
- ebonit – 2400 m/s
- lód – 3300 m/s
- beton – 3800 m/s
- stal – 5100 m/s–6000 m/s
- szkło – 6000 m/s
- aluminium – 6300 m/s
Fale MHD
Podłużne zaburzenia gęstości plazmy (podłużne fale MHD) bywają nazywane przez astrofizyków dźwiękiem. Fala taka w warunkach małej koncentracji może uzyskiwać znaczne prędkości, np. w:
- otoczeniu Słońca – 10 000 m/s[1]
- w ośrodku międzygwiazdowym – 100 000 m/s[2]