Γιατί ένα ηχητικό κύμα ταξιδεύει ταχύτερα σε στερεό από το αέριο;

Ακολουθεί μια κατανομή του γιατί ο ήχος ταξιδεύει ταχύτερα σε στερεά από τα αέρια:

Οι βασικοί παράγοντες

* Διαμοριακές δυνάμεις: Η δύναμη των δυνάμεων μεταξύ των μορίων (διαμοριακές δυνάμεις) είναι ο πρωταρχικός παράγοντας που καθορίζει την ταχύτητα ήχου. Τα στερεά έχουν πολύ ισχυρότερες διαμοριακές δυνάμεις από τα αέρια.

* Πυκνότητα: Τα στερεά είναι πυκνότερα από τα αέρια. Αυτό σημαίνει ότι τα μόρια είναι συσκευασμένα πιο κοντά.

* ελαστικότητα: Τα στερεά είναι πιο ελαστικά από τα αέρια. Η ελαστικότητα αναφέρεται στην ικανότητα ενός υλικού να επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα μετά την παραμόρφωσή του.

Πώς λειτουργεί

1. Ήχος ως δόνηση: Ο ήχος ταξιδεύει ως δόνηση που διαδίδεται μέσω ενός μέσου (όπως ο αέρας, το νερό ή ο χάλυβας). Αυτή η δόνηση προκαλεί την εμφάνιση των μορίων μεταξύ τους, μεταφέροντας ενέργεια.

2. Ισχυρότερα ομόλογα, ταχύτερη μεταφορά: Στα στερεά, οι ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις και η στενή εγγύτητα των μορίων επιτρέπουν την ταχεία μεταφορά ενέργειας. Όταν ένα μόριο δονείται, γρήγορα συγκρούεται με τους σφιχτά δεσμευμένους γείτονές του, περνώντας τους κραδασμούς κατά μήκος αποτελεσματικά.

3. Αέρια:Περισσότερος χώρος, πιο αργή μεταφορά: Στα αέρια, τα μόρια κατανέμονται και έχουν ασθενέστερες αλληλεπιδράσεις. Αυτό σημαίνει ότι ένα δονητικό μόριο χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να χτυπήσει σε άλλο, επιβραδύνοντας τη διάδοση του ηχητικού κύματος.

αναλογία:

Φανταστείτε μια γραμμή ανθρώπων.

* Στερεό: Εάν όλοι στη γραμμή είναι σφιχτά γεμάτοι και κρατώντας τα χέρια (ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις), μια ώθηση στο ένα άκρο θα ταξιδέψει γρήγορα κάτω από τη γραμμή.

* αέριο: Εάν όλοι στη γραμμή είναι απλωμένοι και δεν κρατούν τα χέρια (αδύναμες διαμοριακές δυνάμεις), μια ώθηση στο ένα άκρο θα διαρκέσει περισσότερο για να ταξιδέψει κάτω από τη γραμμή, επειδή τα άτομα πρέπει να κινηθούν περαιτέρω για να χτυπήσουν ο ένας στον άλλο.

Συνοπτικά: Η ταχύτητα του ήχου σχετίζεται άμεσα με τη δύναμη των διαμοριακών δυνάμεων και την πυκνότητα του μέσου. Τα στερεά, με τους ισχυρούς δεσμούς και την υψηλή πυκνότητα τους, επιτρέπουν στον ήχο να ταξιδεύει γρηγορότερα από ό, τι στα αέρια.