Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » سرعة الصوت في الغاز المثالي

سرعة الصوت في الغاز المثالي

1816
  • Pierre-Simon Laplace
إعداد تجريبي لقياس سرعة الصوت في غاز مثالي في الصوتيات.

(صورة توضيحية فقط)

The speed of sound ([latex]c[/latex]) in a الغاز المثالي is determined by its thermodynamic properties, not its ضغط أو الكثافة وحدها. الصيغة هي: c = √(γR_s T)، حيث γ هي نسبة السعة الحرارية (c_p/c_v)، وR_s هو ثابت الغاز النوعي، وT هي درجة الحرارة المطلقة. وبالتالي، ينتقل الصوت أسرع في الغازات الأكثر سخونة.

انتشار الصوت عبارة عن موجة ميكانيكية تنتقل عبر وسط ما عن طريق إحداث انضغاطات وتخلخلات كظيمة (أي بدون انتقال حرارة). إسحاق Newton حاول بيير سيمون أولاً حساب سرعة الصوت بافتراض عملية متساوية الحرارة، مما أسفر عن نتيجة غير صحيحة. لابلاس تم تصحيح ذلك من خلال إدراك أن عمليات الضغط والتخلخل تحدث بسرعة كبيرة لدرجة أنه لا يوجد وقت لتبادل حراري كبير مع المحيط، مما يجعل العملية كظيمة.

بالنسبة لغاز مثالي يخضع لعملية كظيمة، تكون العلاقة بين الضغط والكثافة هي P ∝ ργ. تُعطى سرعة الصوت عمومًا بالعلاقة c = √(∂P / ∂ρ)S، حيث تُشتق عند ثبات الإنتروبيا (كظيمة). بتطبيق هذه العلاقة على نموذج الغاز المثالي، نحصل على c = √γP / ρ. بالتعويض بقانون الغاز المثالي في الصورة P = ρR_s T، نصل إلى الصورة الأكثر شيوعًا c = √γR_s T. تكشف هذه المعادلة عن حقيقة أساسية، وهي أن سرعة الصوت في الغاز تعتمد فقط على تركيبه (الذي يحدد γ وR_s) ودرجة حرارته المطلقة.

UNESCO Nomenclature: 2201
الصوتيات

يكتب

Physical Law

خلل

Substantial

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • صيغة نيوتن لسرعة الصوت (افتراض تساوي درجة الحرارة)
  • مفهوم العمليات الأديباتية
  • مثالي gas law
  • تعريف نسبة السعة الحرارية
  • نظرية الموجة

التطبيقات

  • الديناميكا الهوائية وهندسة الفضاء (الحساب) mach number)
  • تصميم الطائرات والصواريخ الأسرع من الصوت
  • هندسة الصوتيات والتحكم في الضوضاء
  • الاختبار غير المدمر للمواد باستخدام الموجات فوق الصوتية
  • علم الأرصاد الجوية لتحليل الظواهر الجوية

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • الموجات فوق الصوتية thermometers for measuring high temperatures in harsh environments
  • أجهزة قياس التدفق التي تقيس معدل تدفق الغاز بناءً على وقت عبور الموجات الصوتية
  • أجهزة استشعار تركيب الغاز القائمة على الصوت
  • برنامج التنبؤ بالطفرة الصوتية والتخفيف من آثارها للنقل الأسرع من الصوت
  • أدوات التشخيص الطبي باستخدام الموجات فوق الصوتية لتحليل الغازات التنفسية
  • أدوات فحص خطوط الأنابيب غير الجراحية التي تستخدم الموجات الصوتية للكشف عن التسريبات أو الانسدادات
  • advanced weather prediction models incorporating صوتي wave propagation
  • أنظمة التحكم في محرك سكرامجت التي تستخدم قياسات سرعة الصوت
  • أنظمة الرفع الصوتي لمعالجة المواد بدون حاويات في أجواء غازية محددة
  • أنظمة الاتصالات تحت الماء التي تحاكي سرعة الصوت في فقاعات الغاز المذابة
Related to: speed of sound, acoustics, الغاز المثالي, Laplace, adiabatic process, heat capacity ratio, mach number, aerodynamics, gas dynamics, compressibility.

السياق التاريخي

سرعة الصوت في الغاز المثالي

1802
1802
1810
1816
1816-11-16
1820
1820
1801
1802
1808
1811
1816-11-16
1820
1820
1821

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.