Kako vlaga vpliva na hitrost zvoka?

Če ste že kdaj opazovali, kako na nočnem nebu utripajo strele in nato štejete, koliko sekund je trajalo da grmen doseže ušesa, že veste, da svetloba potuje veliko hitreje kot zvok. To ne pomeni, da tudi zvok potuje počasi; pri sobni temperaturi zvočni val potuje s hitrostjo več kot 300 metrov na sekundo (več kot 1000 čevljev na sekundo). Hitrost zvoka v zraku je odvisna od več dejavnikov, vključno z vlažnostjo.

Predstavljajte si, kako molekula zraka pluje po vesolju in trči v soseda, tako da se odbijeta kot par gumijastih kroglic. Druga molekula zdaj odteka, dokler ne trči z drugo in tako naprej. Vsako od teh trkov prenese energijo iz prve molekule v drugo. Tako potujejo zvočni valovi: molekule zraka so prisiljene v gibanje zaradi motenj, kot so vibracije glasilk v grlu, trki pa prenesejo to energijo iz prvega niza molekul zraka na njihove sosede itd navzven. Na koncu val prenaša energijo, ne pa tudi snovi, kar pomeni, da potujejo motnje in ne same molekule zraka.

Ko govorite o hitrosti zvoka, govorite o tem, koliko časa traja, da zvočni val ali motnja pride od mesta, kjer se je začel, do vašega ušesa. Hitrost zvočnega vala določa medij ali material, skozi katerega val potuje; isti val bo v heliju na primer hitreje kot v zraku. Vsak material ima dve lastnosti, ki določata, kako hitro prenaša zvok: njegovo gostoto in njegovo togost ali modul elastičnosti.

instagram story viewer

"Togost" zraka ali njegovega elastičnega modula se z vlažnostjo ne spreminja. Gostota pa se. Ko se vlaga povečuje, se povečuje tudi odstotek molekul zraka, ki so molekule vode. Molekule vode so veliko manj masivne kot molekule kisika, dušika ali ogljikovega dioksida, zato je večja delež zraka, ki je sestavljen iz vodne pare, manjša je masa na enoto prostornine in manj gost je zrak postane. Manjša gostota pomeni hitrejše potovanje zvočnih valov, zato zvočni valovi hitreje potujejo pri visoki vlažnosti. Povečanje hitrosti pa je zelo majhno, zato ga za večino vsakdanjih namenov lahko prezrete. V zraku sobne temperature na morski gladini na primer zvok potuje približno 0,35 odstotka hitreje pri 100-odstotni vlažnosti (zelo vlažen zrak) kot pri 0-odstotni vlažnosti (popolnoma suh zrak).

Vpliv vlage na hitrost zvoka je nekoliko večji pri nižjih zračnih tlakih, kot so tisti, ki jih doživite na visoki nadmorski višini. Na primer na razliki med hitrostjo zvoka na približno 6000 metrih nadmorske višine pri sobni temperaturi je suh zrak pri 0-odstotni vlažnosti in isti zrak pri 100-odstotni vlažnosti približno 0,7 odstotkov. Povišanje temperature prav tako povečuje vpliv vlage na hitrost zvoka v zraku, čeprav je povečanje spet razmeroma skromno.

Teachs.ru
  • Deliti
instagram viewer