محتويات
تُعرف سرعة الصوت بأنها السرعة التي تنتشر بها موجات الصوت عبر المواد المختلفة، وتكون سرعة الصوت في الهواء الجاف عند درجة حرارة 0ْ سلسيوس 331.29 متر في الثانية، وتكون سرعة الصوت في الماء السائل عند درجة حرارة 8ْ سلسيوس 1,439 متر في الثانية.[١]
بشكل عام فإن سرعة الصوت في الهواء الجاف بوحدة (م/ث) تساوي تقريباً القيمة الآتية:[٢]
331.4 +(0.6*Tc).
ملاحظات:
- يمكن تطبيق هذه العلاقة على درجات الحرارة القريبة من درجة حرارة الغرفة.
- Tc هي درجة الحرارة بوحدة سيليسيوس.
- يكون هذا الحساب دقيقاً بالنسبة للهواء الجاف، لكنه لا ينطبق على الغازات الأخرى غير الهواء مثل الهيليوم.
يبين الجدول الآتي سرعة الصوت لمجموعة من الغازات عند درجات الحرارة المختلفة:[٢]
| اسم الغاز | درجة الحرارة (Cْ) | سرعة الصوت (م/ث) |
|---|---|---|
| الهيدروجين | 0 | 1270 |
| ثاني أكسيد الكربون | 0 | 258 |
| الهيليوم | 20 | 927 |
| بخار الماء | 35 | 402 |
ومن الجدير بالذكر أن سرعة الصوت في الهيليوم هي 972 م/ث عند درجة حرارة 0ْ سلسيوس، في حين تكون 331 م/ث في الهواء، ويعود السبب في ذلك إلى اختلاف الكثافة؛ حيث إن كثافة الهيليوم أقل بكثير من كثافة الهواء.[٢]
تعتمد سرعة الصوت على مرونة وكثافة الوسط الذي ينتقل عبره، وبشكلٍ عام فإن سرعة الصوت تكون في السوائل أعلى منها في الغازات، وتكون في المواد الصلبة أعلى منها في المواد السائلة، وكلما زادت المرونة، وقلت الكثافة كانت سرعة الصوت أعلى، وذلك بناءً على العلاقة الرياضية الآتية:[٣]
السرعة=(المرونة/الكثافة).
يمكن ملاحظة تأثير الكثافة والمرونة من خلال مقارنة سرعة الصوت في الهواء والهيدروجين؛ حيث إن الهيدروجين والهواء لهما نفس خصائص المرونة تقريباً إلا أن كثافة الهيدروجين أقل من كثافة الهواء، وبالتالي فإن سرعة الصوت في الهيدروجين تكون أكبر من سرعة الصوت في الهواء بمقدار أربع مرات.[٣]
- ↑ “Speed of sound”, www.britannica.com, Retrieved 13-3-2019. Edited.
- ^ أ ب ت “Speed of Sound in Air”, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu, Retrieved 13-3-2019. Edited.
- ^ أ ب “Sound”, science.howstuffworks.com, Retrieved 13-3-2019. Edited.
