Wikipedia

Tähän artikkeliin tai osioon ei ole merkitty lähteitä tai viitteitä. Voit auttaa Wikipediaa lisäämällä artikkelille asianmukaisia lähteitä. Lähteettömät tiedot voidaan kyseenalaistaa tai poistaa.

Äänen nopeus ilmassa on 343 metriä sekunnissa (20 °C) taajuudesta riippumatta. Kiinteissä rakenteissa äänen nopeus vaihtelee materiaalista riippuen 3 400–5 400 m/s. Levymäisillä rakenteilla äänen nopeus riippuu taajuudesta.

Seuraavassa äänennopeuksia (m/s) joillakin materiaaleilla:

• lasi: 5 500–6 000
• alumiini, teräs: 5 100
• puu: 3 400–4 500
• betoni: 4 000
• tiili: 3 600
• jää: 3 100
• vesi: 1 500
• korkki: 500
• ilma: 343
• mineraalivillaeriste: 180

Äänen nopeus riippuu muun muassa lämpötilasta. Äänen nopeus on lämpöliikkeen nopeus kappaleessa. Jos jokin aalto etenee kappaleesta ääntä nopeammin, se on shokkiaalto.

[muokkaa] Äänen nopeus kaasussa

Äänen nopeuden yhtälö on

κ adiabaattinen vakio,

p kaasun paine,

ρ kaasun tiheys

Ideaalikaasulle:

Jossa

• R 287.05 J/(kg·K) ilmalle , jonka moolimassa

on noin 16, yleinen kaasuvakio R on R = 8.314472[15] J · K^-1 · mol^-1

• kappa; (kappa) adiabaattinen indeksi (1.402 ilmalle)

, joskus nimetty gammaksi gamma

• T Lämpötila kelvineinä.

[muokkaa] Ideaalikaasun molekyylien keskinopeus

Äänen nopeus kaasussa on sama kuin ideaalikaasun molekyylien keskinopeus. Ideaalisen kaasumolekyylin keskinopeus v_k voidaan laskea seuraavasti:

,

missä

• k=Boltzmannin vakio
• T_k=keskilämpötila kelvineissä
• m=kaasumolekyylin keskimääräinen massa

Kaavasta voidaan kehittää likiarvo molekyylipainon funktiona:

,

missä mm on molekyylipaino. Esimerkiksi vedylle se on 1.

Usein kirjoitetaan

= 24,940 T / molekyylipaino

v yksikössä m/s ja lämpötila T kelvineinä.

Todennäköisimmät kaasuhiukkasten nopeudet ovat 81.6% tästä ja keskimääräiset nopeudet 92,1% tästä. Kaasuhiukkasten nopeusjaklauma riippuu Maxwellin-Bolzmannin nopeusjakaumasta.