Скорость звука в любой среде зависит от ее физических свойств, таких как плотность и упругость. В воздухе скорость звука составляет около 343 метров в секунду при комнатной температуре. Однако, если нас окружает гелий, ситуация будет иной. Гелий имеет гораздо меньшую молекулярную массу по сравнению с воздухом и обладает меньшей плотностью. Из-за этих характеристик звук в гелии распространяется быстрее, чем в воздухе, и скорость звука в нем достигает примерно 965 метров в секунду при той же температуре.
Причина этого заключается в формуле для расчета скорости звука в газах:
[
v = \sqrt{\frac{\gamma \cdot R \cdot T}{M}}
]
где:
- (v) — скорость звука,
- (\gamma) — адиабатический индекс,
- (R) — универсальная газовая постоянная,
- (T) — температура в Кельвинах,
- (M) — молярная масса газа.
Таким образом, скорость звука напрямую зависит от адиабатического индекса и обратно пропорциональна корню из молярной массы газа. Гелий, обладая меньшей молярной массой, способствует более быстрой передаче звуковых волн.
А как изменится человеческий голос в такой среде? Из-за более высокой скорости звука, голос станет выше. Это связано с тем, что частоты звуковых волн изменяются при переходе из одной среды в другую, однако это уже немного выходит за рамки физики и касается физиологии.
Категория: Физика
Теги: акустика, свойства газов, звук