Энциклопедический словарь, 1998 г.
скорость распространения звуковых волн в среде. В газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, чем в твердых телах (причем для сдвиговых волн скорость всегда меньше, чем для продольных). Скорость звука в газах и парах от 150 до 1000 м/с, в жидкостях от 750 до 2000 м/с, в твердых телах от 2000 до 6000 м/с. В воздухе при нормальных условиях скорость звука 330 м/с, в воде - 1500 м/с.
Большая Советская Энциклопедия
скорость распространения какой-либо фиксированной фазы звуковой волны; называется также фазовой скоростью, в отличие от групповой скорости . С. з. обычно величина постоянная для данного вещества при заданных внешних условиях и не зависит от частоты волны и её амплитуды. В тех случаях, когда это не выполняется и С. з. зависит от частоты, говорят о дисперсии звука . Для газов и жидкостей, где звук распространяется обычно адиабатически (т. е. изменение температуры, связанное со сжатиями и разряжениями в звуковой волне, не успевает выравниваться за период), выражение для С. з. можно представить, как , где Кад ≈ адиабатический модуль объёмного сжатия, r ≈ плотность, bад ≈ адиабатическая сжимаемость, bиз = gbад ≈ изотермическая сжимаемость, g = cp/cv ≈ отношение теплоёмкостей при постоянном давлении cp и при постоянном объёме cv. В идеальном газе С. з. (формула Лапласа), где r0 ≈ среднее давление в среде, R ≈ универсальная газовая постоянная, Т ≈ абсолютная температура, m ≈ молекулярный вес газа. При g = 1 получаем формулу Ньютона для С. з., соответствующую предположению об изотермическом характере процесса распространения. В жидкостях обычно можно пренебречь различием между адиабатическим и изотермическим процессами. С. з. в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, как правило, чем в твёрдых телах, поэтому при сжижении газа С. з. возрастает. В табл. 1 и 2 приведены значения С. з. для некоторых газов и жидкостей, причём в тех случаях, когда имеется дисперсия С. з., приведены её значения для малых частот, когда период звуковой волны больше, чем время релаксации . Табл.
-
≈ Скорость звука в газах при 0 ╟C и давлении 1 атм
Газ
с, м/сек
Азот
334
Кислород
316
Воздух
331
Гелий
965
Водород
1284
Метан
430
Аммиак
415
С. з. в газах растет с ростом температуры и давления; в жидкостях С. з., как правило, уменьшается с ростом температуры. Исключением из этого правила является вода, в которой С. з. увеличивается с ростом температуры и достигает максимума при температуре 74 ╟С, а с дальнейшим ростом температуры уменьшается. В морской воде С. з. зависит от температуры, солёности и глубины, что определяет ход звуковых лучей в море и, в частности, существование подводного звукового канала.
Табл.
-
≈ Скорость звука в жидкостях при 20╟ С
Жидкость
с, м/сек
Вода
1490
Бензол
1324
Спирт этиловый
1180
Четырёххлористый углерод
920
Ртуть
1453
Глицерин
1923
С. з. в смесях газов или жидкостей зависит от концентрации компонентов смеси.
С. з. в изотропных твёрдых телах определяется модулями упругости вещества и его плотностью. В неограниченной твёрдой среде распространяются продольные и сдвиговые (поперечные) волны, причём фазовая С. з. для продольной волны равна
,
а для сдвиговой
где Е ≈ модуль Юнга, G ≈ модуль сдвига, g ≈ коэффициент Пуассона, К ≈ модуль объёмного сжатия. Скорость распространения продольных волн всегда больше, чем скорость сдвиговых волн (см. табл. 3).
Табл.
-
≈ Скорость звука в некоторых твердых телах.
Материал
cl, м/сек, скорость продольной волны
ct, м/сек, скорость сдвиговой волны
сlст, м/сек, скорость звука в стержне
Кварц плавленый
5970
3762
5760
Бетон
4200≈5300
≈
≈
Плексиглас
2670≈2680
1100≈1121
1840≈2140
Стекло, флинт
3760≈4800
2380≈2560
3490≈4550
Тефлон
1340
≈
≈
Эбонит
2405
≈
1570
Железо
5835≈5950
≈
2030
Золото
3200≈3240
1200
2030
Свинец
1960≈2400
700≈790
1200≈1320
Цинк
4170≈4210
2440
3700≈3850
Никель
5630
2960
4785≈4973
Серебро
3650≈3700
1600≈1690
2610≈2800
Латунь Л59
4600
2080
3450
Алюминиевый сплав АМГ
6320
3190
5200
В монокристаллических твёрдых телах С. з. зависит от направления распространения волны относительно кристаллографических осей. Во многих веществах С. з. зависит от наличия посторонних примесей. В металлах и сплавах С. з. существенно зависит от обработки, которой был подвергнут металл: прокат, ковка, отжиг и т. п.
Измерение С. з. используется для определения многих свойств веществ. Измерение малых изменений С. з. является чувствительным методом определения наличия примесей в газах и жидкостях. В твёрдых телах измерения С. з. и её зависимость от разных факторов позволяют исследовать зонную структуру полупроводников , строение Ферми поверхностей в металлах и пр. Ряд контрольно-измерительных применений ультразвука в технике основан на измерениях С. з.
Всё вышеизложенное относится к распространению звука в сплошной среде, т. е. С. з. является макроскопической характеристикой среды. Реальные вещества не являются сплошными; их дискретность приводит к необходимости рассмотрения упругих колебаний др. типов. В твёрдом теле понятие С. з. относится только к акустической ветви колебаний кристаллической решётки .
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред, 2 изд., М., 1953; Михайлов И. Г., Соловьев В. А., Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Колесников А. Е., Ультразвуковые измерения, М., 1970; Исакович М. А., Общая акустика, М., 1973.
А. Л. Полякова.
Википедия
0 °C, 101325 Па
м/с
км/ч
Азот
334
1202.4
Аммиак
415
1494.0
Ацетилен
327
1177.2
Водород
1284
4622.4
Воздух
331
1191.6
Гелий
965
3474.0
Железо
5950
21420.0
Золото
3240
11664.0
Кислород
316
1137.6
Литий
6000
21 600.0
Метан
430
1548.0
Угарный газ
338
1216.8
Неон
435
1566.0
Ртуть
1383
4978.0
Стекло
4800
17280.0
Углекислый газ
259
932.4
Хлор
206
741.6
Скорость звука — скорость распространения упругих волн в среде: как продольных . Определяется упругостью и плотностью среды: как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях , а в жидкостях — меньше, чем в твёрдых телах. Также, в газах скорость звука зависит от температуры данного вещества , в монокристаллах — от направления распространения волны. Обычно не зависит от частоты волны и её амплитуды ; в тех случаях, когда скорость звука зависит от частоты, говорят о дисперсии звука.