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एक आदर्श गैस में ध्वनि की गति

1816
  • Pierre-Simon Laplace
ध्वनि विज्ञान में एक आदर्श गैस में ध्वनि की गति मापने के लिए प्रयोगात्मक विन्यास।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

The speed of sound ([latex]c[/latex]) in a उत्तम गैस is determined by its thermodynamic इसके गुण, न कि इसके दबाव या केवल घनत्व के आधार पर। सूत्र है [latex]c = sqrt{gamma R_s T}[/latex], जहाँ [latex]gamma[/latex] ऊष्मा क्षमता अनुपात ([latex]c_p/c_v[/latex]) है, [latex]R_s[/latex] विशिष्ट गैस स्थिरांक है, और [latex]T[/latex] परम तापमान है। अतः, ध्वनि गर्म गैस में अधिक तेज़ी से यात्रा करती है।

ध्वनि का संचरण एक यांत्रिक तरंग है जो रुद्धोष्म (अर्थात, ऊष्मा स्थानांतरण नहीं) संपीडन और विरलन के कारण किसी माध्यम से होकर गुजरती है। आइजैक न्यूटन ने सर्वप्रथम समतापी प्रक्रिया मानकर ध्वनि की गति की गणना करने का प्रयास किया, जिससे गलत परिणाम प्राप्त हुआ। पियरे-साइमन लाप्लास ने यह पहचान कर इस त्रुटि को दूर किया कि संपीडन और विरलन इतनी तेजी से होते हैं कि परिवेश के साथ महत्वपूर्ण ऊष्मा विनिमय के लिए समय नहीं मिल पाता, जिससे यह प्रक्रिया रुद्धोष्म हो जाती है।

रुद्धोष्म प्रक्रिया से गुजरने वाली एक आदर्श गैस के लिए, दाब और घनत्व के बीच संबंध [latex]P propto rho^gamma[/latex] होता है। ध्वनि की गति आमतौर पर [latex]c = sqrt{(partial P / partial rho)_S}[/latex] द्वारा दी जाती है, जहाँ अवकलन स्थिर एन्ट्रॉपी (रुद्धोष्म रूप से) पर लिया जाता है। इसे आदर्श गैस मॉडल पर लागू करने पर [latex]c = sqrt{gamma P / rho}[/latex] प्राप्त होता है। आदर्श गैस नियम को [latex]P = rho R_s T[/latex] के रूप में प्रतिस्थापित करने पर, हमें अधिक सामान्य रूप [latex]c = sqrt{gamma R_s T}[/latex] प्राप्त होता है। यह समीकरण इस महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि को प्रकट करता है कि किसी गैस में ध्वनि की गति केवल उसकी संरचना (जो [latex]gamma[/latex] और [latex]R_s[/latex] निर्धारित करती है) और उसके निरपेक्ष तापमान पर निर्भर करती है।

UNESCO Nomenclature: 2201
ध्वनिकी

Type

भौतिक नियम

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • ध्वनि की गति के लिए न्यूटन का सूत्र (समतापी धारणा)
  • रुद्धोष्म प्रक्रियाओं की अवधारणा
  • आदर्श गैस नियम
  • ऊष्मा धारिता अनुपात की परिभाषा
  • तरंग सिद्धांत

आवेदन

  • वायुगतिकी और अंतरिक्ष अभियांत्रिकी (मैक संख्या की गणना)
  • सुपरसोनिक विमानों और रॉकेटों का डिजाइन
  • ध्वनिक एवं शोर नियंत्रण अभियांत्रिकी
  • अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके सामग्रियों का गैर-विनाशकारी परीक्षण
  • वायुमंडलीय घटनाओं के विश्लेषण के लिए मौसम विज्ञान

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: ध्वनि की गति, ध्वनिकी, आदर्श गैस, लाप्लास समीकरण, रुद्धोष्म प्रक्रिया, ऊष्मा क्षमता अनुपात, मच संख्या, वायुगतिकी, गैस गतिकी, संपीड्यता।

ऐतिहासिक संदर्भ

एक आदर्श गैस में ध्वनि की गति

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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