Дисперсия. Зависимость скорости звука от температуры

В том случае, когда степень неоднородности двухфазной смеси (размер частиц дисперсной фазы и расстояние между частицами) меньше длины волны возмущения, по отношению к волне среда ведет себя как непрерывная. При этом для определения скорости звука можно воспользоваться уравнением Лапласа = (Эр/0p)j. При распространении акустических волн в однофазной среде имеет место явление дисперсии, проявляющееся в зависимости скорости звука от частоты звуковой волны. Зависимость эта молекулярной природы. Говоря о дисперсии скорости звука в двухфазной среде, можно отметить, по крайней мере, две формы ее проявления. Первая характерна для двухфазной среды в целом и связана с тремя происходящими в ней релаксационными явлениями с процессом массообмена между фазами - фазовым переходом, процессом теплообмена - выравниванием температур между фазами и процессом обмена количеством движения — выравниванием скоростей между фазами. Даже в случае равновесной двухфазной среды при распространении в ней звуковой волны равновесие между фазами нарушается и в ней протекают релаксационные процессы. Вторая форма возникает из-за дисперсии звука в среде-носителе и природа ее та же, что дисперсии в однофазной жидкости. Для нее характерна область высоких частот, когда длительность существования молекулярных ансамблей в жидкости или в газе соизмерима с периодом звуковой волны. [c.32]

Для звуковых волн очень важной характеристикой является зависимость скорости звука от частоты возмущений (дисперсия звука). Причинами дисперсии в двухфазных средах, в частности, являются наличие сдвига по фазе между волнами давления, плотности и температуры, фазовый сдвиг между изменением давления и скоростью частиц жидкой фазы, протекание различных неравновесных процессов. Если масса жидкой фазы достаточно мала, а ча- [c.79]

Зависимость скорости звука от частоты (так называемая дисперсия звука) не может иметь места для тех физических процессов, которые описываются диференциальным уравнением типа (2.17). Наоборот, дисперсия неизбежна, если уравнение содержит члены с производными нечетных порядков, как это получается при рассмотрении систем с трением (рассеянием энергии) или с градиентом энергии или давления. Примером таких систем служит а) распространение плоской волны в среде с распределенными потерями [3] ), или б) труба изменяющегося сечения (хотя бы и без потерь), примером чего служит экспоненциальный рупор. Таким образом, если нет факторов, которые вызывают изменение постоянных газа, скорость звука в нормальных условиях распространения можно считать практически постоянной. Заметим, что температура газа (по закону Гей-Люссака) влияет через плотность газа на скорость распространения. [c.48]

Дисперсия. Зависимость скорости звука от температуры. Весьма распространено мнение, что если всё более и более понижать частоту звука, то для очень низких, или инфразвуковых, частот порядка нескольких герц разность температур между сжатием и разрежением воздуха, возникающая при прохождении звуковой волны, успевает уже выравниваться. Другими словами, при переходе к низким звуковым частотам мы якобы должны наблюдать явление дисперсии, уменьшение скорости звука и приближение её к значению, указанному Ньютоном. Французский учёный Эсклангон, занимавшийся исследованием акустики орудий и снарядов и вопросами распространения инфразвука в воздухе, пытался на опыте обнаружить изменение скорости инфразвуковых волн и даже опубликовал данные, будто бы показывающие уменьшение скорости звука с уменьшением его частоты. Дальнейшие измерения скорости звука на низких частотах показали ошибочность результатов, полученных Эсклангоном никакого изменения скорости на низких частотах не наблюдается, вплоть до частот в 1—2 гц. [c.61]

Рис. 7.П. Дисперсия коэффициента поглощения в водо-г Рис. 7.12. Зависимость скорости звука в морской воде роде [161 от температуры при различной концентрации солей [53]

В качестве иллюстрации на рис. 4-5 приведено изменение скорости звука при изобарическом переходе от жидкого состояния вещества к газообразному. В двухфазной области скорость звука представлена в зависимости от весовой концентрации газообразной фазы Хо, в области однофазного состояния вещества — от температуры среды Т. Номера кривых на рис. 4-5 обозначают 1 — = = (ыт )манс (верхняя граница дисперсии звука) 2 — oTg = 4,0 3 — MTg=l 4 — oTg = 0 (нин няя граница дисперсии звука) 5— скорость звука в жидкой фазе 6 — скорость звука в газообразной фазе. [c.96]

Авторы специально не исследовали зависимости скорости ультразвука от частоты, т. е. ее дисперсии. Однако при температурах >100°С они произвели качественную оценку коэффициента поглощения а путем сравнения амплитуд первого и Дважды отраженного импульсов. Значение а в исследованной области нигде, кроме узкой окрестности критической точки, не 1ревышает максимального. Условием наличия дисперсии является максимум а и равенство где % — длина волны. В проведенных исследованиях измеренное а=0,24 см при 22,65 МПа и 374,077°С (Я=0,013 см). Поскольку аА=0,0031< дисперсии скорости звука в исследованном диапазоне параметров по мнению авторов быть не должно. Таким образом, Полученные в работе значения скорости звука можно считать [c.73]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...