Γιατί η ταχύτητα του ήχου εξαρτάται από τη θερμοκρασία ένα μέσο μέσω του οποίου τα κύματα ταξιδεύουν;
1. Μοριακή κίνηση:
* Θερμοκρασία και κινητική ενέργεια: Οι υψηλότερες θερμοκρασίες σημαίνουν μόρια σε ένα μέσο (όπως ο αέρας ή το νερό) έχουν περισσότερη κινητική ενέργεια. Αυτό σημαίνει ότι κινούνται ταχύτερα και συγκρούονται συχνότερα.
* Τα ηχητικά κύματα ως δονήσεις: Τα ηχητικά κύματα είναι ουσιαστικά δονήσεις που ταξιδεύουν μέσω ενός μέσου προκαλώντας τα μόρια να χτυπάνε ο ένας στον άλλο.
2. Ταχύτεροι δονήσεις, ταχύτερος ήχος:
* Συχνότητα θερμοκρασίας και σύγκρουσης: Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, τα μόρια συγκρούονται συχνότερα. Αυτός ο ταχύτερος ρυθμός σύγκρουσης σημαίνει ότι οι δονήσεις του ηχητικού κύματος μπορούν να διαδοθούν γρηγορότερα.
* Η ταχύτητα του ήχου αυξάνεται: Η αυξημένη συχνότητα των μοριακών συγκρούσεων οδηγεί σε μεγαλύτερη ταχύτητα ήχου στο μέσο.
3. Ο τύπος:
Η ταχύτητα του ήχου στον αέρα μπορεί να υπολογιστεί περίπου χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο:
* V =331.5 + 0.6t
όπου:
* V είναι η ταχύτητα του ήχου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/s)
* t είναι η θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου (° C)
Βασικά σημεία:
* Αυτή η σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας και της ταχύτητας του ήχου ισχύει για όλες τις καταστάσεις ύλης (στερεά, υγρά, αέρια).
* Η ταχύτητα του ήχου εξαρτάται επίσης από τον τύπο του μέσου. Ο ήχος ταξιδεύει ταχύτερα σε στερεά από ό, τι στα υγρά και ταχύτερα σε υγρά από ό, τι στα αέρια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια είναι πιο κοντά σε πυκνότερα μέσα, επιτρέποντας στους δονήσεις να μεταφέρονται πιο αποτελεσματικά.
Συνοπτικά: Οι υψηλότερες θερμοκρασίες σημαίνει ότι τα μόρια κινούνται ταχύτερα και συγκρούονται συχνότερα. Αυτό το ταχύτερο ποσοστό σύγκρουσης επιτρέπει στα ηχητικά κύματα να ταξιδεύουν με υψηλότερη ταχύτητα.
