Hvordan påvirker fugtighed lydens hastighed?

Hvis du nogensinde har set et lyn flimre på nattehimlen og derefter har talt hvor mange sekunder det tog for at torden kan nå dine ører, ved du allerede, at lys bevæger sig meget hurtigere end lyd. Det betyder heller ikke, at lyden bevæger sig langsomt; ved stuetemperatur kører en lydbølge over 300 meter i sekundet (mere end 1.000 fod i sekundet). Lydens hastighed i luft varierer afhængigt af flere faktorer, herunder fugtighed.

Forestil dig et luftmolekyle, der passer over rummet og styrter ned i en nabo, så de hopper af hinanden som et par gummikugler. Det andet molekyle skynder sig nu, indtil det kolliderer med et andet og så videre. Hver af disse kollisioner overfører energi fra det første molekyle til det andet. Sådan bevæger lydbølger sig: luftmolekyler tvinges i bevægelse af en forstyrrelse som stemmebåndets vibrationer i halsen, og kollisioner overfører den energi fra det første sæt luftmolekyler til deres naboer og så videre udgående. I sidste ende overfører bølgen energi, men ikke noget, hvilket betyder, at det er forstyrrelsen, der bevæger sig snarere end selve luftmolekylerne.

instagram story viewer

Når du taler om lydens hastighed, taler du om, hvor lang tid det tager for lydbølgen eller forstyrrelsen at gå fra det sted, hvor det begyndte til dit øre. Lydbølgens hastighed bestemmes af det medium eller materiale, gennem hvilket bølgen bevæger sig; den samme bølge vil gå hurtigere i helium end for eksempel i luften. Hvert materiale har to egenskaber, der bestemmer, hvor hurtigt det transmitterer lyd: dets tæthed og dets stivhed eller elastiske modul.

Luftens "stivhed" eller dens elastiske modul ændres ikke med fugtighed. Tæthed gør det dog. Når fugtigheden stiger, øges også procentdelen af ​​luftmolekyler, der er vandmolekyler. Vandmolekyler er meget mindre massive end ilt-, nitrogen- eller kuldioxidmolekyler, og jo større jo fraktion af luft, der består af vanddamp, jo mindre masse pr. volumenhed, og jo mindre tæt luft bliver til. Lavere tæthed oversættes til hurtigere lydbølgekørsel, så lydbølger kører hurtigere ved høj luftfugtighed. Stigningen i hastighed er dog meget lille, så til de fleste daglige formål kan du ignorere det. I stuetemperatur luft på havets overflade bevæger f.eks. Lyd ca. 0,35 procent hurtigere i 100 procent fugtighed (meget fugtig luft) end den gør i 0 procent fugtighed (fuldstændig tør luft).

Effekten af ​​fugtighed på lydhastigheden er lidt større ved lavere lufttryk, som dem du oplever i høj højde. Omkring 6.000 meter (20.000 fod) over havets overflade, for eksempel forskellen mellem lydhastigheden ved stuetemperatur er tør luft ved 0 procent fugtighed og den samme luft ved 100 procent fugtighed ca. 0,7 procent. En stigende temperatur forstørrer også fugtighedseffekten på lydens hastighed i luften, selvom stigningen igen er relativt beskeden.

Teachs.ru
  • Del
instagram viewer