Hljóðhraði

Hljóðhraði er hraði hljóðbylgja og er mjög háður því efni, sem hljóðið berst um og ástandi efnisins, t.d. hita. Hljóðhraði er venjulega táknaður með c, en þó er táknið v einnig notað og telst jafngilt. Hljóðhraði í gasi er mjög háður hita og gasþéttleika.

Bandarísk herþota brýtur hljóðmúrinn.

Oft þegar talað er um hljóðhraða er verið að tala um hraða hljóðs í lofti, en hann er um 344 m/s (1238 km/klst) við 21° hita. Þotur eða önnur farartæki sem ferðast með hljóðhraða eða hraðar eru sagðar hljóðfráar.

Ljóshraði í tómi er mesti hugsanlegi hraðinn, en hann er tæplega milljón sinnum meiri en hljóðhraði í lofti.

Um hljóðhraða

Hljóðhraða c í föstu efni eða vökva má reikna með eftirfarandi jöfnu:

${\displaystyle c={\sqrt {\frac {C}{\rho }}}}$

þar sem C er efnisstuðull og ${\displaystyle \rho }$ er eðlismassi. Almennt gildir að

${\displaystyle c={\sqrt {\frac {\partial p}{\partial \rho }}}}$

þar sem p er þrýstingur. Fyrir kjörgas gildir að

${\displaystyle c={\sqrt {{\kappa }RT}}}$

þar sem R er gasfasti, ${\displaystyle {\kappa }}$ er hlutfall varamrýmda gassins og T hiti.

Útreiknaður hljóðhraði í andrúmslofti

Hægt er að reikna út með töluverðri nákvæmni hraða hljóðs í andrúmslofti við 21°C (T) með fáum þekktum stærðum. Andrúmsloftið er að mestu samsett úr súrefnis- og köfnunarefnissameindum sem hafa fimm frelsisgráður (f) og hefur mólmassan 0.029 (M). Þá getum við reiknað hljóðhraðan í andrúmslofti við 21°C (eða 294 kelvín) svona þar sem R er gasfastinn:

${\displaystyle v={\sqrt {\frac {R\times (1+{\frac {2}{f}})\times T}{M}}}={\sqrt {\frac {8,31\times (1+{\frac {2}{5}})\times 294}{0.029}}}\approx 343{\frac {m}{s}}}$

  Þessi eðlisfræðigrein er stubbur. Þú getur hjálpað til með því að bæta við greinina.