Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
546
где P = V0/с, U0- скорость R'-системы отсчёта относительно ff-системы. Класснч. закон сложения С.
с—Т/^ад/р —Т/^/РадР—1/ ї/Ризрі
КЯЛ — адиабатич. модуль всестороннего сжатия вещества, Pafl = 1/ЛTaa = р~Цдр/дР)& — адиабатич. сжимаемость, Риз — у$ш — изотермич. сжимаемость, у = = CpIcv — отношение теплоёмкостей при постоянных
давлении и объёме. _____ _______
В идеальном газе с = у Р/р — VyRTIn, где R = = 8,31 Дж/моль-К —¦ универсальная газовая постоянная, T — абс. темп-ра, ц — молекулярная масса газа. Это т. н. л а п л а с о в а С. з. В газе она совпадает по порядку величины со средней тепловой скоростью движения молекул. Величину с' — У Р/р называют нью-тоновойС. з., она определяет С. з, при изотермич. процессе распространения, к-рый может иметь место на очень низких частотах. В большинстве случаев С. з. соответствует лапласову значению.
С. з. в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях, как правило, меньше, чем в твёрдых телах. В табл. 1 н 2 приведены значения С. з. для нек-рых газов и жид-? костей, причём в тех случаях, когда имеется дисперсия,, приведены значения С. з. для частот, меньших, чем частота релаксация.
В идеальных газах при заданной темп-ре С. з. не зависит от давления и растёт с ростом темперы как Vt. Изменение С. з. равно А с/ AT = с/2Т, где Ac и AT— малые приращения скорости и темп-ры по сравнению
T а С д. 1 —Скорость звука в некоторых газах при eC*
с, м/с
Азот ; 334
Кислород . . 316
Воздух 331
Гелий 965
Водород 1284
Неон 435
Метан 430
Аммиак . 415
Углекислый газ 250
Йодистый водород 157
* Значения скорости даны для нормального давления.
T а С л. 2—Скорость звука в аекоторых ЖИДКОСТЯХ при 20 sG
с, м/с
Вода 1490
Ацетон 1190
Бензол 132 4
Спирт атиловый 1180
Толуол 1324
Четырёххлорис-
тый углерод 920
Ртуть 1453
Глицерин .... 1923
с их значениями с в Т. Прн комнатной тема-ре относит, изменение С. з. в воздухе составляет примерно 0,17% на 1 К. В жидкостях С, з., как правило, уменьшается с ростом темп-ры и изменение её составляет, напр., для ацетона —5,5 м/с-Kt для этилового спирта —3,6 м/с« К. Исключением из этого правила является вода, в к-рой С. з. при комнатной темп-ре увеличивается с ростом тем-п-ры на 2,5 м/с-К, достигает максимума при темп-ре ~74°С и с дальнейшим ростом темп-ры уменьшается. С. з. в воде растёт с увеличением давления примерно на
0,01% на 1 атм, а также с увеличением содержания растворёп-ных в ией солей.
В морской воде С. з. завйсит от тембры, солёности и глубины. Эти зависимости имеют сложный вид. Для расчёта С. з. в море используются таблицы, рассчитанные по эмпирич. ф-лам. Поскольку темп-pa, давление, а иногда и солёность меняются с глубиной, то С. з. в океане является ф-цией глубины с(г). Эта зависимость существенно определяет характер распространения звука в онеаие (см. Гидроакустика). В частности, она определяет существование подводного звукового канала, положение оси к-рого и др. характеристики зависят от времени года, времени суток и от географич, местоположения .
В сжиженных газах С. з. увеличивается при той же темп-ре: напр., в газообразном азоте при темп-ре —195 °С оиа равна 176 м/с, в жидком ааоте при той же *емп-р* 859 м/с, в газообразном и жидком гелии при і—269 °С соответственно 102 м/с и 198 м/с.
С. а. в смесях газов илн жидкостей зависит от концентрации компонент. В газовых смесях С. з. хороїйо описывается ф-лой с — V^yR Tlц, в й-рой в качестве р, взята молекулярная масса смеси, определяемая молекулярными массами компонентов с учётом их концентраций. В жидких смесях зависимость С. з. от концентрации компонентов имеет довольно сложный характер, и-рый связан с видом межмолекулярных взаимодействий. Так, в спиртоводных и кислотоводных смесях при нек-рой концентрации имеется максимум С.з., а в таких смесях, как ацетон с сероуглеродом, бензол с че-тмрёххлористым углеродом и др., при нек-рой концентрации С. з. имеет минимум. В водных растворах солей С. з. растёт с ростом концентрации во всём интервале концентраций. Т. о., измерение С. з. может использоваться для определения и контроля концентрации компонент смесей и растворов.
В жидком гелип С. з. увеличивается при понижении темп-ры. Прн фазовом переходе в сверхтекучее состояние возникает излом иа кривой зависимости С. а. от темп-ры.
В многоатомных газах и практически во всех жидкостях имеется дисперсия С. з., причём в жидкостях она проявляется на высоких УЗ- и гиперзвуковых частотах.
В резинах, псушмерах и каучуках С. з. зависит от ким. состава и плотности упаковки макромолекул ц растёт с увеличением частоты; в материалах этого типа смецьшей плотностью И Ct з. меньше, иапр. в СИЛИКО-
НОВОМ каучуне- С. з. составляет 950—1100 м/с на частотах 20—150 кГц, в бутадиен-интрнльном каучуке 1600—2100 м/с в том же диапазоне частот.
Скорость звука в твёрдых телах. В неограниченной твёрдой среде распространиютси продольные и сдвиговые (поперечные) упругие волны. В изотропном твёрдом теле фазовая скорость для продольной волны
