Ako ovplyvňuje vlhkosť rýchlosť zvuku?

Ak ste niekedy sledovali blikanie bleskov na nočnej oblohe a potom ste počítali, koľko sekúnd to trvalo aby sa hrom dostal do vašich uší, už viete, že svetlo cestuje oveľa rýchlejšie ako zvuk. To neznamená, že zvuk sa šíri pomaly; pri izbovej teplote sa zvuková vlna pohybuje rýchlosťou viac ako 300 metrov za sekundu (viac ako 1 000 stôp za sekundu). Rýchlosť zvuku vo vzduchu sa líši v závislosti od niekoľkých faktorov vrátane vlhkosti.

Predstavte si, že sa molekula vzduchu vrhá po vesmíre a vráža do suseda, takže sa od seba odráža ako pár gumových gúľ. Druhá molekula sa teraz rúti preč, kým nenarazí na inú a podobne. Každá z týchto zrážok prenáša energiu z prvej molekuly na druhú. Takto cestujú zvukové vlny: molekuly vzduchu sú nútené do pohybu takými poruchami, ako sú vibrácie hlasiviek v krku a kolízie prenášajú túto energiu z prvej sady molekúl vzduchu na ich susedov atď smerom von. Vlna v konečnom dôsledku prenáša energiu, ale nie hmotu, čo znamená, že je to porucha, ktorá cestuje, a nie samotné molekuly vzduchu.

Keď hovoríte o rýchlosti zvuku, hovoríte o tom, koľko času trvá, kým zvuková vlna alebo rušenie prejde z miesta, kde sa začala k vášmu uchu. Rýchlosť zvukovej vlny je určená médiom alebo materiálom, cez ktorý vlna prechádza; rovnaká vlna pôjde rýchlejšie napríklad v héliu ako vo vzduchu. Každý materiál má dve vlastnosti, ktoré určujú, ako rýchlo prenáša zvuk: jeho hustota a jeho tuhosť alebo modul pružnosti.

„Tuhosť“ vzduchu alebo jeho modul pružnosti sa s vlhkosťou nemení. Hustota však áno. So zvyšovaním vlhkosti sa zvyšuje aj percento molekúl vzduchu, ktoré sú molekulami vody. Molekuly vody sú oveľa menej masívne ako molekuly kyslíka, dusíka alebo oxidu uhličitého, a teda tým väčšie podiel vzduchu, ktorý je tvorený vodnou parou, má menšiu hmotnosť na jednotku objemu a menšiu hustotu vzduchu sa stáva. Nižšia hustota sa premieta do rýchlejšieho pohybu zvukových vĺn, takže zvukové vlny sa šíria rýchlejšie pri vysokej vlhkosti. Zvýšenie rýchlosti je však veľmi malé, takže ho môžete pre väčšinu každodenných účelov ignorovať. Napríklad pri izbovej teplote vzduchu na úrovni mora zvuk cestuje asi o 0,35 percenta rýchlejšie pri 100-percentnej vlhkosti vzduchu (veľmi vlhký vzduch) ako pri 0-percentnej vlhkosti vzduchu (úplne suchý vzduch).

Vplyv vlhkosti na rýchlosť zvuku je o niečo väčší pri nižších tlakoch vzduchu, ako sú tie, ktoré sa vyskytujú vo vysokej nadmorskej výške. Napríklad vo výške asi 6 000 metrov (20 000 stôp) nad morom je rozdiel medzi rýchlosťou zvuku pri izbovej teplote je suchý vzduch pri 0-percentnej vlhkosti vzduchu a ten istý vzduch pri 100-percentnej vlhkosti vzduchu asi 0,7 percent. Zvyšujúca sa teplota tiež zväčšuje vplyv vlhkosti na rýchlosť zvuku vo vzduchu, aj keď zvýšenie je opäť pomerne mierne.

  • Zdieľam
instagram viewer