Hitróst zvóka (oznaka c) je hitrost, s katero se zvočno vzdolžno valovanje širi v sredstvu. Odvisna je od lastnosti sredstva, v katerem zvok potuje, predvsem od njegove stisljivosti χ in gostote ρ:
Enačbo je prvi zapisal Pierre-Simon Laplace.
Hitrost zvoka (ali valovanja v splošnem) povezuje s frekvenco ν in valovno dolžino λ zveza:
Hitrost zvoka v trdninah
V trdninah navadno namesto stisljivosti vpeljemo njeno obratno vrednost, prožnostni modul E. Izraz za hitrost zvoka je v palici tedaj:
V neomejeni trdnini je hitrost zvoka enaka:
kjer je μ Poissonovo število.
Hitrost zvoka v kapljevinah
V kapljevinah velja enaka enačba kot pri plinih, s tem, da ni treba ločevati med adiabatno in izotermno stisljivostjo χ.
Hitrost zvoka v plinih
V idealnih plinih se izraz za hitrost zvoka poenostavi. Upoštevamo lahko izraz za adiabatno stisljivost χS = 1/κ p, kjer je p tlak plina, κ pa adiabatni eksponent (razmerje specifične toplote pri stalnem tlaku cp in specifične toplote pri stalni prostornini cV). Ob upoštevanju splošne plinske enačbe pV = (m/M)RT in definicije gostote ρ = m/V dobimo:
Pri tem je R splošna plinska konstanta, M molska masa plina, T pa temperatura. Ker so ostali parametri konstanta za dano vrsto plina, vidimo, da je hitrost zvoka v plinu odvisna le od njegove temperature.
Če nas zanima temperaturna odvisnost hitrosti zvoka v ozkem temperaturnem območju, lahko zgornji izraz razvijemo v Taylorjevo vrsto. Za zrak pri temperaturi blizu sobne velja tako približen izraz:
Pri tem je temperatura zraka, merjena v stopinjah Celzija. V območju od -20 °C do +40 °C se ta približni izraz na 0,2 % ujema z natančnim izrazom.
Zgledi hitrosti zvoka v različnih snoveh
sredstvo hitrost zvokapri sobni temperaturi[ m/s ] aluminij 6420 titan 6070 železo 5950 steklo 5300 kronsko steklo 5100 nikelj 4900 les (mehki) 4500 baker 5010 cink 3700 srebro 3650 opeka 3600 les (trdi) 3400 bukovina 3300 zlato 3240 led (-4 °C) 3200 beton 3100 pleksi steklo 2680 kositer 2600 svinec 2160 glicerin 1904 PVC (trdi) 1700 neopren 1600 morska voda 1531 voda 1497 živo srebro 1450 benzen 1295 vodik 1284 aceton 1174 kloroform (kapljevina) 987 helij 965 pluta 500 vodna para (134 °C) 494 metan 430 amonijak 415 zrak 343 metanol (pare) 335 kisik 316 ogljikov dioksid 259 kloroform (pare) 171 PVC (mehki) 80 guma 50
Hitrost zvoka v zraku v odvisnosti od temperature
V razpredelnici je ρ gostota zraka in Z akustična impedanca. [°C] c [m/s] ρ [kg/m³] Z [N·s/m³] -10 325,4 1,341 436,5 -5 328,5 1,316 432,4 0 331,5 1,293 428,3 +5 334,5 1,269 424,5 +10 337,5 1,247 420,7 +15 340,5 1,225 417,0 +20 343,4 1,204 413,5 +25 346,3 1,184 410,0 +30 349,2 1,164 406,6
Zunanje povezave Izračun: hitrost zvoka v zraku in temperatura
Glej tudi
Machovo število
Kategorija:Zvok Kategorija:Fizikalne količine Kategorija:Mehanika