Швидкість звуку у рідинах

Шви́дкість зву́ку — швидкість розповсюдження акустичних хвиль у середовищі.

Швидкість звуку залежить від фізичних властивостей середовища, у якому поширюються механічні коливання.

Рідини і гази Таблиці Джерела Рідини і гази

Звук в рідинах і газах описується рівннями Ейлера, неперервності і адіабатичного процесу.

Швидкість звуку - швидкість розповсюдження пружних хвиль у середовищі - як поздовжніх у газах, рідинах і твердих тілах, так і поперечних (зсувних) у твердій середовищі. Визначається пружністю і щільністю середовища. Швидкість звуку в газах, рідинах і ізотропних твердих середовищах зазвичай незмінною для даної речовини, в монокристалах залежить від напрямку поширення хвилі і при заданих зовнішніх умовах зазвичай не залежить від частоти хвилі і її амплітуди. У тих випадках, коли це не виконується і швидкість звуку залежить від частоти, говорять про дисперсії звуку. Вперше виміряна Вільямом Дерхамом. Як правило, у газах швидкість звуку менше, ніж в рідинах, а в рідинах швидкість звуку менше, ніж у твердих тілах, тому при зріджуванні газу швидкість звуку зростає.

Швидкість звуку в однорідної рідини обчислюється за формулою:

[math]c = \sqrt{\frac{1}{\beta \rho}}[/math]

где β — адіабатична стискуваність

Швидкість звуку у воді

У чистій воді швидкість звуку становить 1 348 м / с (див. досвід Колладона-Штурма). Прикладне значення має також швидкість звуку в солоній воді океану. Швидкість звуку збільшується в більш солоної і більше теплій воді. При більшому тиску швидкість також зростає, тобто чим глибше, тим швидкість звуку більше. Розроблено кілька теорій розповсюдження звуку у воді.

Наприклад, теорія Вільсона 1960 року для нульової глибини дає таке значення швидкості звуку:

<math> C = 1449,2 + 4,623 (T) - 0,0546 (T ^ 2) + 1,39 (S-35) </ math>,

деc- швидкість звуку в метрах за секунду,T- температура в градусах Цельсія,S- солоність в проміле.

Іноді також користуються спрощеною формулою Лероя:

<math> C = 1492,9 + 3 (T-10) - 0,006 (T-10) ^ 2 - 0,04 (T-18) ^ 2 + 1,2 (S-35) - 0,01 ( T-18) (S-35) + z/61 </ math>,

деz- глибина в метрах. Ця формула забезпечує точність порядку 0,1 м / с дляT<20 ° C іz<8 000 м.

При температурі 24 ° C, солоності 35 проміле і нульовий глибині (пляж), швидкість звуку дорівнює близько 1 640 м / c. ПриT= 4 ° C, глибині 100 м і тієї ж солоності (підводний човен на завданні) швидкість звуку дорівнює 1 570 м / с <ref> Роберт Дж. Урік (Rodert J. Urick) Основи гідроакустики (Principles of underwater sound) Л: Суднобудування 1978 (McGraw-Hill 1975) </ ref>.