Äänen nopeus ilmassa on noin 343 metriä sekunnissa eli 1 235 km/h (20 °C) taajuudesta riippumatta. Äänen nopeus vaihtelee kaikissa olomuodoissa materiaalista riippuen. Levymäisillä rakenteilla äänen nopeus riippuu taajuudesta.

Seuraavassa äänen nopeuksia (m/s) joissakin materiaaleissa lämpötilassa 20 °C, ellei toisin mainita:

Äänen nopeus riippuu muun muassa lämpötilasta. Äänen nopeus on lämpöliikkeen nopeus kappaleessa. Jos jokin aalto etenee kappaleesta ääntä nopeammin, se on iskuaalto.

Äänen nopeus kaasussa

Äänen nopeuden yhtälö on

,

jossa

on adiabaattinen vakio,
kaasun paine ja
kaasun tiheys.

Ideaalikaasulle:

,

jossa

on kaasuvakio (287,05 J/(kg·K) ilmalle, jonka moolimassa on noin 29), yleinen kaasuvakio on 8,314472[15] J · K−1 · mol−1,
adiabaattinen vakio (ilmalle 1,402), joskus käytetään merkintää , ja
lämpötila kelvineinä.

Ideaalikaasun molekyylien keskinopeus

Äänen nopeus kaasussa on sama kuin ideaalikaasun molekyylien keskinopeus. Ideaalisen kaasumolekyylin keskinopeus voidaan laskea seuraavasti:

,

jossa

on Boltzmannin vakio,
keskilämpötila kelvineissä ja
kaasumolekyylin keskimääräinen massa.

Kaavasta voidaan kehittää likiarvo molekyylimassan funktiona: , jossa on molekyylimassa. Esimerkiksi vedylle se on 1,008.

Usein kirjoitetaan , jossa nopeus on yksikössä m/s, lämpötila kelvineinä ja on molekyylimassa. Todennäköisimmät kaasuhiukkasten nopeudet ovat 81,6 % tästä ja keskimääräiset nopeudet 92,1 % tästä. Kaasuhiukkasten nopeusjakauma riippuu Maxwellin–Boltzmannin nopeusjakaumasta.

Lähteet

  1. MAOL taulukot, 2012, sivu 91.
Tämä fysiikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.

Tässä artikkelissa käytetään materiaalia Wikipedia-artikkelista Äänen nopeus, joka julkaistaan Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 -kohdassa.