ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поглощение звука. Влияние вязкости и теплопроводности среды из "Звуковые волны Издание 2 " Опытом установлено, что поглощение в большой степени зависит от частоты звука. Можно также теоретически показать, что потери энергии звуковой волны обратно пропорциональны квадрату длины волны и, следовательно, прямо пропорциональны квадрату частоты звука. Звук частоты ЮОООгц испытывает поглощение, в 100 раз большее, чем звук частоты 1000 гц, и в 10 000 раз большее, чем звук частоты 100 гц. Этим, например, объясняется тот факт, что, стоя рядом со стреляющим орудием, мы слышим резкий звук, тогда как вдали от орудия звук выстрела кажется более мягким. Забегая несколько вперёд, укажем, что звук выстрела, как и всякий короткий звуковой импульс, представляет собой целый набор звуковых частот, начиная от низких инфразвуковых и кончая частотами в несколько тысяч герц. Именно высокие частоты, присутствующие в звуке выстрела, делают его резким. Но звуки высоких частот значительно сильнее поглощаются в воздухе, чем звуки низких частот, и если мы находимся вдалеке от орудия, практически до нас не доходят. [c.81] Поглощение звука зависит не только от вязкости воздуха, но и от его теплопроводности. Напомним прежде всего, что такое теплопроводность. [c.81] Если различные части тела, например металлического стержня, имеют разную температуру, то тепло переходит от более горячих частей тела к более холодным. Такой перенос тепла и называется теплопроводностью ). [c.81] Теперь снимем с поршня груз произойдёт расширение газа с конечной скоростью. Тогда отставания в скорости распространения давления и в скорости теплообмена приведут к тому, что давление газа на поршень и температура его непосредственно под поршнем будут ниже, чем в остальном газе в цилиндре, и меньше, чем при бесконечно медленном расширении. Поэтому по сравнению с бесконечно медленным расширением газ совершит меньшее количество работы. [c.82] Отсюда следует, что сжатие и расширение газа, происходящие с конечной скоростью, представляют собой необратимые процессы, сопровождающиеся потерей энергии, так как работа, которую следует приложить к системе (поршню и находящемуся под ним газу) для сжатия до какого-то определённого объёма, будет больше, чем работа, полученная от системы при расширении до этого же объёма. Благодаря теплообмену между стенками цилиндра и окружающей средой при сжатии газа с конечной скоростью в окружающую среду входит большее количество тепла, чем приходит тепла в систему при её расширении. [c.82] Если заставить поршень совершать в цилиндре колебания, указанные потери приведут к тому, что на поддержание незатухающих колебаний потребуется определённый расход энергии в противном случае колебания затухнут. [c.82] При распространении звуковых волн соседние слои воздуха (или жидкости, твёрдого тела) сжимаются и расширяются с конечной скоростью. Появляющаяся разность температур между слоями сжатия и разрежения вызывает благодаря теплопроводности теплообмен и выравнивание температуры. Так как при сжатии элемента объёма в окружающую среду входит больше теплоты, чем возвращается к нему от среды при его расширении, происходит застревание тепла в среде, т. е., другими словами, потеря энергии звуковых волн, идущей на увеличение средней температуры воздуха (среды),— поглощение энергии звуковых волн. [c.83] Мы говорили выше, что процесс распространения звука является адиабатическим, т. е. что разность температур между слоями сжатия и разрежения не успевает выравниваться за полупериод звуковой волны. Но это значит, что при чисто адиабатическом процессе никакого поглощения звука за счёт теплообмена происходить не должно. Так и было бы в действительности, если бы не теплопроводность. Теплопроводность нарушает адиабатический характер распространения звука и приводит к дополнительному поглощению энергии звука за счёт теплообмена. [c.83] Следует, однако, указать, что отклонения от адиабатич-ности звука практически настолько незначительны, что они не вносят существенных изменений в значение скорости звука, и всё то, о чём мы говорили выше, в 2 этой главы, остаётся справедливым. Изменение скорости звука благодаря отклонению от адиабатичности становится заметным только на очень высоких, гиперзвуковых частотах. [c.83] Вязкость и теплопроводность среды играют примерно одинаковую роль в поглощении звука, хотя влияние вязкости несколько больше. Влияние теплопроводности становится более значительным, когда звук распространяется вдоль твёрдой стенки в этом случае имеют место более заметные перепады в значениях температуры соседних элементов воздуха, а также воздуха и стенки. [c.83] Вернуться к основной статье