Як вологість впливає на швидкість звуку?

Якщо ви коли-небудь спостерігали, як блимає блискавка на нічному небі, а потім порахували, скільки секунд це зайняло щоб грім дійшов до ваших вух, ви вже знаєте, що світло подорожує набагато швидше, ніж звук. Це не означає, що звук теж рухається повільно; при кімнатній температурі звукова хвиля рухається зі швидкістю понад 300 метрів в секунду (більше 1000 футів в секунду). Швидкість звуку в повітрі змінюється залежно від кількох факторів, включаючи вологість.

Уявіть, як молекула повітря пролітає по простору і врізається в сусіда, щоб вони відскакували один від одного, як пара гумових кульок. Друга молекула тепер мчить, поки не зіткнеться з іншою тощо. Кожне з цих зіткнень передає енергію від першої молекули до другої. Ось так рухаються звукові хвилі: молекули повітря змушені рухатись такими порушеннями, як вібрація голосових зв’язок. у горлі, і зіткнення передають цю енергію від першого набору молекул повітря своїм сусідам тощо назовні. Зрештою, хвиля передає енергію, але не речовину, а це означає, що рухається хвилювання, а не самі молекули повітря.

Говорячи про швидкість звуку, ви говорите про те, скільки часу потрібно, щоб звукова хвиля або хвилювання пройшла від місця, де воно почалося, до вашого вуха. Швидкість звукової хвилі визначається середовищем або матеріалом, через який хвиля рухається; та сама хвиля буде йти швидше в гелії, ніж у повітрі, наприклад. Кожен матеріал має дві властивості, які визначають, наскільки швидко він передає звук: його щільність і його жорсткість або модуль пружності.

"Твердість" повітря або його модуль пружності не змінюється при вологості. Однак щільність має. Зі збільшенням вологості зростає і відсоток молекул повітря, які є молекулами води. Молекули води набагато менш масивні, ніж молекули кисню, азоту або вуглекислого газу, і, тим більше частка повітря, що складається з водяної пари, тим менша маса на одиницю об'єму і менш щільне повітря стає. Менша щільність перетворюється на швидший рух звукової хвилі, тому звукові хвилі швидше рухаються при високій вологості. Зростання швидкості, однак, дуже невелике, тому для більшості повсякденних цілей ви можете ігнорувати це. Наприклад, при повітрі кімнатної температури на рівні моря звук подорожує приблизно на 0,35 відсотка швидше за 100 відсотків вологості (дуже вологе повітря), ніж при 0 відсотках вологості (повністю сухе повітря).

Вплив вологості на швидкість звуку дещо більший при менших тисках повітря, як ті, що ви відчуваєте на великій висоті. Наприклад, приблизно на 6 000 метрів (20000 футів) над рівнем моря, різниця між швидкістю звуку при кімнатній температурі сухе повітря при 0 відсотках вологості і таке ж повітря при 100 відсотках вологості становить близько 0,7 відсотків. Підвищення температури також посилює вплив вологості на швидкість звуку в повітрі, хоча знову ж підвищення є відносно незначним.

  • Поділитися
instagram viewer