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 تم إنشاؤها للتوضيح فقط)

The speed of sound ([latex]c[/latex]) in a الغاز المثالي is determined by its الديناميكية الحرارية خصائصها، وليس خصائصها 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 موجة ميكانيكية تنتقل عبر وسط ما مسببةً انضغاطاتٍ وتخلخلاتٍ كظمية (أي بدون انتقال حراري). حاول إسحاق نيوتن أولاً حساب سرعة الصوت بافتراض عمليةٍ متساوية الحرارة، مما أسفر عن نتيجةٍ غير صحيحة. صحّح بيير سيمون لابلاس ذلك بإدراكه أن الانضغاطات والتخلخلات تحدث بسرعةٍ كبيرةٍ بحيث لا يتوفر وقتٌ كافٍ لتبادلٍ حراريٍّ كبيرٍ مع الوسط المحيط، مما يجعل العملية كظمية الحرارة.

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

القانون الفيزيائي

الاضطراب

كبير

الاستخدام

الاستخدام الواسع النطاق

السلائف

  • صيغة نيوتن لسرعة الصوت (افتراض تساوي درجة الحرارة)
  • مفهوم العمليات الأديباتية
  • قانون الغاز المثالي
  • تعريف نسبة السعة الحرارية
  • نظرية الموجة

التطبيقات

  • هندسة الديناميكا الهوائية والفضاء الجوي (حساب رقم الماخ)
  • 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 ابتكارات محتملة

بسبب عمليات جمع البيانات من خلال برامج الروبوت، والتي تتجاوز حاليًا 40 ألفًا يوميًا، فإن هذا المحتوى مخصص لأعضاء المجتمع فقط.
> تسجيل الدخول < أو > سجل < (مجاني 100٪) للوصول إلى هذا، وكذلك جميع المحتويات والأدوات الأخرى المقيدة.

يتعلق بـ: سرعة الصوت، الصوتيات، الغاز المثالي، لابلاس، العملية الأديباتية، نسبة السعة الحرارية، رقم ماخ، الديناميكا الهوائية، ديناميكا الغاز، الانضغاطية.

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)

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

الصور بالحجم الكامل والتنزيلات متاحة فقط 100% مجاناً للأعضاء المسجلين.