СКОРОСТЬ ЗВУКА

скорость распространения какой-либо фиксированной фазы звуковой волны; называется также фазовой скоростью, в отличие от групповой скорости (См. Групповая скорость). С. з. обычно величина постоянная для данного вещества при заданных внешних условиях и не зависит от частоты волны и её амплитуды. В тех случаях, когда это не выполняется и С. з. зависит от частоты, говорят о дисперсии звука (См. Дисперсия звука).

Для газов и жидкостей, где звук распространяется обычно адиабатически (т. е. изменение температуры, связанное со сжатиями и разряжениями в звуковой волне, не успевает выравниваться за период), выражение для С. з. можно представить, как

где К_ад — адиабатический модуль объёмного сжатия, ρ — плотность, β_ад — адиабатическая сжимаемость, β_из = γβ_ад — изотермическая сжимаемость, γ = c_p/c_v — отношение теплоёмкостей при постоянном давлении c_p и при постоянном объёме c_v.

В идеальном газе С. з.

(формула Лапласа), где ρ₀ — среднее давление в среде, R — универсальная газовая постоянная, Т — абсолютная температура, μ — молекулярный вес газа. При γ = 1 получаем формулу Ньютона для С. з., соответствующую предположению об изотермическом характере процесса распространения. В жидкостях обычно можно пренебречь различием между адиабатическим и изотермическим процессами.

С. з. в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, как правило, чем в твёрдых телах, поэтому при сжижении газа С. з. возрастает. В табл.1 и 2 приведены значения С. з. для некоторых газов и жидкостей, причём в тех случаях, когда имеется дисперсия С. з., приведены её значения для малых частот, когда период звуковой волны больше, чем время релаксации (См. Релаксации время).

Табл. 1. — Скорость звука в газах при 0 °C и давлении 1 атм

--------------------------------------------------------------

| Газ | с, м/сек |

|------------------------------------------------------------|

| Азот | 334 |

|------------------------------------------------------------|

| Кислород | 316 |

|------------------------------------------------------------|

| Воздух | 331 |

|------------------------------------------------------------|

| Гелий | 965 |

|------------------------------------------------------------|

| Водород | 1284 |

|------------------------------------------------------------|

| Метан | 430 |

|------------------------------------------------------------|

| Аммиак | 415 |

--------------------------------------------------------------

С. з. в газах растет с ростом температуры и давления; в жидкостях С. з., как правило, уменьшается с ростом температуры. Исключением из этого правила является вода, в которой С. з. увеличивается с ростом температуры и достигает максимума при температуре 74 °С, а с дальнейшим ростом температуры уменьшается. В морской воде (См. Морская вода) С. з. зависит от температуры, солёности и глубины, что определяет ход звуковых лучей в море и, в частности, существование подводного звукового канала.

Табл. 2. — Скорость звука в жидкостях при 20^° С

------------------------------------------------------------------------

| Жидкость | с, м/сек |

|----------------------------------------------------------------------|

| Вода | 1490 |

|----------------------------------------------------------------------|

| Бензол | 1324 |

|----------------------------------------------------------------------|

| Спирт этиловый | 1180 |

|----------------------------------------------------------------------|

| Четырёххлористый углерод | 920 |

|----------------------------------------------------------------------|

| Ртуть | 1453 |

|----------------------------------------------------------------------|

| Глицерин | 1923 |

------------------------------------------------------------------------

С. з. в смесях газов или жидкостей зависит от концентрации компонентов смеси.

С. з. в изотропных твёрдых телах определяется модулями упругости (См. Модули упругости) вещества и его плотностью. В неограниченной твёрдой среде распространяются продольные и сдвиговые (поперечные) волны, причём фазовая С. з. для продольной волны равна

а для сдвиговой

где Е — модуль Юнга, G — модуль сдвига, γ — коэффициент Пуассона, К — модуль объёмного сжатия. Скорость распространения продольных волн всегда больше, чем скорость сдвиговых волн (см. табл. 3).

Табл. 3. — Скорость звука в некоторых твердых телах.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Кварц плавленый | 5970 | 3762 | 5760 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Бетон | 4200—5300 | — | — |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Плексиглас | 2670—2680 | 1100—1121 | 1840—2140 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Стекло, флинт | 3760—4800 | 2380—2560 | 3490—4550 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Тефлон | 1340 | — | — |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Эбонит | 2405 | — | 1570 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Железо | 5835—5950 | — | 2030 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Золото | 3200—3240 | 1200 | 2030 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Свинец | 1960—2400 | 700—790 | 1200—1320 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Цинк | 4170—4210 | 2440 | 3700—3850 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Никель | 5630 | 2960 | 4785—4973 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Серебро | 3650—3700 | 1600—1690 | 2610—2800 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Латунь Л59 | 4600 | 2080 | 3450 |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Алюминиевый сплав АМГ | 6320 | 3190 | 5200 |

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

В монокристаллических твёрдых телах С. з. зависит от направления распространения волны относительно кристаллографических осей. Во многих веществах С. з. зависит от наличия посторонних примесей. В металлах и сплавах С. з. существенно зависит от обработки, которой был подвергнут металл: прокат, ковка, отжиг и т. п.

Измерение С. з. используется для определения многих свойств веществ. Измерение малых изменений С. з. является чувствительным методом определения наличия примесей в газах и жидкостях. В твёрдых телах измерения С. з. и её зависимость от разных факторов позволяют исследовать зонную структуру полупроводников (См. Полупроводники), строение Ферми поверхностей (См. Ферми поверхность) в металлах и пр. Ряд контрольно-измерительных применений ультразвука в технике основан на измерениях С. з.

Всё вышеизложенное относится к распространению звука в сплошной среде, т. е. С. з. является макроскопической характеристикой среды. Реальные вещества не являются сплошными; их дискретность приводит к необходимости рассмотрения упругих колебаний др. типов. В твёрдом теле понятие С. з. относится только к акустической ветви колебаний кристаллической решётки (См. Колебания кристаллической решётки).

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред, 2 изд., М., 1953; Михайлов И. Г., Соловьев В. А., Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Колесников А. Е., Ультразвуковые измерения, М., 1970; Исакович М. А., Общая акустика, М., 1973.

А. Л. Полякова.

Смотреть больше слов в «Большой Советской энциклопедии»

СКОРОСТЬ СВЕТА →← СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Смотреть что такое СКОРОСТЬ ЗВУКА в других словарях:

СКОРОСТЬ ЗВУКА

СКОРОСТЬ ЗВУКА, скорость распространения к.-л. фиксированной фазы звуковой волны; наз. также фазовой скоростью, в отличие от групповой скорости. С. з... смотреть

СКОРОСТЬ ЗВУКА

скорость перемещения в среде упругой волны при условии, что форма её профиля остаётся неизменной. Скорость гармонической волны наз. также фазов... смотреть

СКОРОСТЬ ЗВУКА

Скорость звука скорость распространения (относительно среды) малых возмущений давления. В совершенном газе (например, в воздухе при умеренных темпер... смотреть

СКОРОСТЬ ЗВУКА

Ско́рость зву́ка скорость распространения (относительно среды) малых возмущений давления. В совершенном газе (например, в воздухе при умеренных темпе... смотреть

СКОРОСТЬ ЗВУКА

Скорость распространения звуковых волн в какой-либо среде где k — объемная сжимаемость и ρ — плотность среды. При адиабатическом процессе в газе — лап... смотреть

СКОРОСТЬ ЗВУКА

СКОРОСТЬ ЗВУКА, скорость распространения звуковых волн в среде. В газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, чем в твердых телах (причем для сдвиговых волн скорость всегда меньше, чем для продольных). Скорость звука в газах и парах от 150 до 1000 м/с, в жидкостях от 750 до 2000 м/с, в твердых телах от 2000 до 6000 м/с. В воздухе при нормальных условиях скорость звука 330 м/с, в воде - 1500 м/с.<br><br><br>... смотреть

СКОРОСТЬ ЗВУКА

СКОРОСТЬ ЗВУКА - скорость распространения звуковых волн в среде. В газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, чем в твердых телах (причем для сдвиговых волн скорость всегда меньше, чем для продольных). скорость звука в газах и парах от 150 до 1000 м/с, в жидкостях от 750 до 2000 м/с, в твердых телах от 2000 до 6000 м/с. В воздухе при нормальных условиях скорость звука 330 м/с, в воде - 1500 м/с.<br>... смотреть

СКОРОСТЬ ЗВУКА

СКОРОСТЬ ЗВУКА , скорость распространения звуковых волн в среде. В газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, чем в твердых телах (причем для сдвиговых волн скорость всегда меньше, чем для продольных). Скорость звука в газах и парах от 150 до 1000 м/с, в жидкостях от 750 до 2000 м/с, в твердых телах от 2000 до 6000 м/с. В воздухе при нормальных условиях скорость звука 330 м/с, в воде - 1500 м/с.... смотреть

СКОРОСТЬ ЗВУКА

- скорость распространения звуковых волн в среде. В газахскорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, чем втвердых телах (причем для сдвиговых волн скорость всегда меньше, чем дляпродольных). Скорость звука в газах и парах от 150 до 1000 м/с, вжидкостях от 750 до 2000 м/с, в твердых телах от 2000 до 6000 м/с. Ввоздухе при нормальных условиях скорость звука 330 м/с, в воде - 1500 м/с.... смотреть

СКОРОСТЬ ЗВУКА

Смотреть что такое СКОРОСТЬ ЗВУКА в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: