سرعة الصوت في الهواء

1. درجة حرارة الهواء:

• كلما زادت درجة حرارة الهواء، زادت سرعة الصوت.
• وذلك لأن جزيئات الهواء تتحرك بشكل أسرع عند درجات حرارة أعلى، مما ينقل موجات الصوت بشكل أسرع.
• مثال: تبلغ سرعة الصوت في الهواء عند 20 درجة مئوية حوالي 343 مترًا في الثانية. بينما تبلغ سرعة الصوت في الهواء عند 0 درجة مئوية حوالي 331 مترًا في الثانية.

2. كثافة الهواء:

• كلما زادت كثافة الهواء، زادت سرعة الصوت.
• وذلك لأن موجات الصوت تنتقل بشكل أسرع في المواد الأكثر كثافة.
• مثال: تبلغ سرعة الصوت في الهواء عند مستوى سطح البحر حوالي 343 مترًا في الثانية. بينما تبلغ سرعة الصوت في الهواء على ارتفاع 10,000 قدم (3,048 مترًا) حوالي 293 مترًا في الثانية.

3. رطوبة الهواء:

• لا تؤثر رطوبة الهواء بشكل كبير على سرعة الصوت.
• إلا أنه يمكن أن يكون لها تأثير طفيف في بعض الحالات.
• مثال: في الهواء الجاف جدًا، قد تكون سرعة الصوت أسرع قليلاً من الهواء الرطب.

4. تركيبة الهواء:

• يمكن أن تؤثر تركيبة الهواء على سرعة الصوت بشكل طفيف.
• على سبيل المثال، يكون الهواء الذي يحتوي على نسبة عالية من غاز الهيليوم أسرع من الهواء الذي يتكون بشكل أساسي من النيتروجين والأكسجين.

قانون حساب سرعة الصوت:

يمكن حساب سرعة الصوت في الهواء باستخدام القانون التالي:

V = √(γRT)

حيث:

• V: سرعة الصوت (مترًا في الثانية)
• γ: نسبة الحرارة النوعية (حوالي 1.40 لغاز الهواء)
• R: ثابت الغاز المثالي (حوالي 8.314 جول/مول·كلفن)
• T: درجة حرارة الهواء (كلفن)

أمثلة على سرعة الصوت في مواد مختلفة:

• الهواء: 343 مترًا في الثانية (عند 20 درجة مئوية)
• الماء: 1,482 مترًا في الثانية
• الصلب: 5,960 مترًا في الثانية

ختامًا:

تبلغ سرعة الصوت في الهواء عند 20 درجة مئوية حوالي 343 مترًا في الثانية. وتعتمد سرعة الصوت على عدة عوامل، أهمها درجة حرارة الهواء وكثافته.