声波

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声波是声音的传播形式。声波是一种平行波,由物体(声源)振动产生,声波传播的空间就称为声场。在气体和液体介质中传播时是一种纵波,但在固体介质中传播时可能混有横波。任何器官所接收的聲音頻率都有其範圍限制。人耳可以听到的声波的频率一般在20Hz至2×104displaystyle 10^410^4Hz之间。其他動物的聽覺頻率範圍有所不同,狗可以聽到50000Hz的超声波,但無法聽到15Hz以下的聲音。



声速


一般來說,声速cdisplaystyle cc通常与与介质的不可壓縮率与密度有关,利用连续介质力学及经典力学,可导出下面的公式:


c=Bρdisplaystyle c=sqrt frac Brho c=sqrt frac Brho

其中Bdisplaystyle BB是不可壓縮率,ρdisplaystyle rho rho 是密度。
因此音速隨著介質的不可壓縮率增加而變快,隨著介質的質量密度增加而變慢。


對於一般的狀態方程式,在經典力學適用範圍內,音速cdisplaystyle cc可表示成


c=∂p∂ρdisplaystyle c=sqrt frac partial ppartial rho c=sqrt frac partial ppartial rho

此處偏微分針對絕熱變化。


对于远离液态工作点的理想气体,则有


c=KRTdisplaystyle c=sqrt KRTc=sqrt KRT

式中:



  • K为定压比热与定容比热之比,双原子气体(包括空气)K=1.4;


  • R为气体常数,空气为0.287kJ/(kg·K);


  • T为绝对温度(K)。

关于声速,还有一个非常实用的经验公式:c=331+0.6T(其中T为摄氏温度)。



参见


  • 次声波

  • 超声波

  • 声波武器



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