БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, БСЭ БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, БСЭ
Навигация:

Библиотека DJVU
Photogallery

БСЭ

Статистика:


Скорость звука

Значение слова "Скорость звука" в Большой Советской Энциклопедии


Скорость звука, скорость распространения какой-либо фиксированной фазы звуковой волны; называется также фазовой скоростью, в отличие от групповой
скорости. Скорость звука обычно величина постоянная для данного вещества при заданных внешних условиях и не зависит от частоты волны и её амплитуды. В тех случаях, когда это не выполняется и Скорость звука зависит от частоты, говорят о дисперсии звука.

  Для газов и жидкостей, где звук распространяется обычно адиабатически (т. е. изменение температуры, связанное со сжатиями и разряжениями в звуковой волне, не успевает выравниваться за период), выражение для Скорость звука можно представить, как

,

где Кад адиабатический модуль объёмного сжатия, r — плотность, bад — адиабатическая сжимаемость, bиз = gbадизотермическая сжимаемость, g = cp/cv отношение теплоёмкостей при постоянном давлении cp и при постоянном объёме cv.

  В идеальном газе Скорость звука



(формула Лапласа), где r0 среднее давление в среде, R — универсальная газовая постоянная, Т — абсолютная температура, m — молекулярный вес газа. При g = 1 получаем формулу Ньютона для Скорость звука, соответствующую предположению об изотермическом характере процесса распространения. В жидкостях обычно можно пренебречь различием между адиабатическим и изотермическим процессами.

  Скорость звука в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, как правило, чем в твёрдых телах, поэтому при сжижении газа Скорость звука возрастает. В табл. 1 и 2 приведены значения Скорость звука для некоторых газов и жидкостей, причём в тех случаях, когда имеется дисперсия Скорость звука, приведены её значения для малых частот, когда период звуковой волны больше, чем время релаксации.

  Табл. 1. — Скорость звука в газах при 0 °C и давлении 1 атм

Газ

с, м/сек

Азот

334

Кислород

316

Воздух

331

Гелий

965

Водород

1284

Метан

430

Аммиак

415

  Скорость звука в газах растет с ростом температуры и давления; в жидкостях Скорость звука, как правило, уменьшается с ростом температуры. Исключением из этого правила является вода, в которой Скорость звука увеличивается с ростом температуры и достигает максимума при температуре 74 °С, а с дальнейшим ростом температуры уменьшается. В морской воде Скорость звука зависит от температуры, солёности и глубины, что определяет ход звуковых лучей в море и, в частности, существование подводного звукового канала.

  Табл. 2. — Скорость звука в жидкостях при 20° С

Жидкость

с, м/сек

Вода

1490

Бензол

1324

Спирт этиловый

1180

Четырёххлористый углерод

920

Ртуть

1453

Глицерин

1923

  Скорость звука в смесях газов или жидкостей зависит от концентрации компонентов смеси.

  Скорость звука в изотропных твёрдых телах определяется модулями упругости вещества и его плотностью. В неограниченной твёрдой среде распространяются продольные и сдвиговые (поперечные) волны, причём фазовая Скорость звука для продольной волны равна

,

а для сдвиговой



где Е — модуль Юнга, G — модуль сдвига, g — коэффициент Пуассона, К — модуль объёмного сжатия. Скорость распространения продольных волн всегда больше, чем скорость сдвиговых волн (см. табл. 3).

  Табл. 3. — Скорость звука в некоторых твердых телах.

Материал

cl, м/сек, скорость продольной волны

ct, м/сек, скорость сдвиговой волны

сlст, м/сек, скорость звука в стержне

Кварц плавленый

5970

3762

5760

Бетон

4200—5300





Плексиглас

2670—2680

1100—1121

1840—2140

Стекло, флинт

3760—4800

2380—2560

3490—4550

Тефлон

1340





Эбонит

2405



1570

Железо

5835—5950



2030

Золото

3200—3240

1200

2030

Свинец

1960—2400

700—790

1200—1320

Цинк

4170—4210

2440

3700—3850

Никель

5630

2960

4785—4973

Серебро

3650—3700

1600—1690

2610—2800

Латунь Л59

4600

2080

3450

Алюминиевый сплав АМГ

6320

3190

5200

  В монокристаллических твёрдых телах Скорость звука зависит от направления распространения волны относительно кристаллографических осей. Во многих веществах Скорость звука зависит от наличия посторонних примесей. В металлах и сплавах Скорость звука существенно зависит от обработки, которой был подвергнут металл: прокат, ковка, отжиг и т. п.

  Измерение Скорость звука используется для определения многих свойств веществ. Измерение малых изменений Скорость звука является чувствительным методом определения наличия примесей в газах и жидкостях. В твёрдых телах измерения Скорость звука и её зависимость от разных факторов позволяют исследовать зонную структуру полупроводников, строение Ферми поверхностей в металлах и пр. Ряд контрольно-измерительных применений ультразвука в технике основан на измерениях Скорость звука

  Всё вышеизложенное относится к распространению звука в сплошной среде, т. е. Скорость звука является макроскопической характеристикой среды. Реальные вещества не являются сплошными; их дискретность приводит к необходимости рассмотрения упругих колебаний др. типов. В твёрдом теле понятие Скорость звука относится только к акустической ветви колебаний кристаллической решётки.

 

  Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред, 2 изд., М., 1953; Михайлов И. Г., Соловьев В. А., Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Колесников А. Е., Ультразвуковые измерения, М., 1970; Исакович М. А., Общая акустика, М., 1973.

  А. Л. Полякова.

В Большой Советской Энциклопедии рядом со словом "Скорость звука"

Бегающие птицы | Буква "С" | В начало | Буквосочетание "СК" | Скорость света


Статья про слово "Скорость звука" в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 38588 раз


Интересное