Звук – это периодическое сжатие и разрежение воздуха. Такое сжатие передается от одних молекул другим путем столкновения молекул. Между столкновениями молекулы движутся со скоростями, характерными для хаотического теплового движения. Поэтому скорость распространения звука – это, фактически, скорость беспорядочного движения молекул.
Как известно, средняя кинетическая энергия беспорядочного движения молекул пропорциональна температуре
.
Поэтому скорость звука
.
Поскольку kN A = R и mN A = M, то
.
Скорость звука пропорциональна корню из абсолютной температуры Т 1/2 и обратно пропорциональна корню из молекулярной массы газа М-1/2.
Точная формула для скорости звука имеет вид
.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. На рис. 23 приведены зависимости скорости звука от температуры в логарифмическом масштабе для паров воды и неона.
Какая прямая соответствует какому газу?
Рис. 23. Зависимость скорости звука от температуры
2. Скорость звука в воздухе υ зв ≈ 332 м/сек. Какова будет скорость звука в газообразном гелии?