ความชื้นมีผลต่อความเร็วของเสียงอย่างไร

เนื้อหา

• คลื่นเสียง
• ความเร็ว
• อากาศ
• ปัจจัยอื่น ๆ

หากคุณเคยดูฟ้าผ่าบนท้องฟ้ายามค่ำคืนแล้วนับจำนวนวินาทีที่ฟ้าร้องจะไปถึงหูของคุณคุณรู้แล้วว่าแสงเดินทางเร็วกว่าเสียงมาก ไม่ได้หมายความว่าเสียงเดินทางช้าเช่นกัน ที่อุณหภูมิห้องจะมีคลื่นเสียงเดินทางมากกว่า 300 เมตรต่อวินาที (มากกว่า 1,000 ฟุตต่อวินาที) ความเร็วของเสียงในอากาศแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการรวมถึงความชื้น

คลื่นเสียง

ลองจินตนาการถึงโมเลกุลของอากาศที่อยู่ในอวกาศและชนเข้ากับเพื่อนบ้านเพื่อที่พวกมันจะกระเด็นออกไปเหมือนลูกบอลยางคู่หนึ่ง โมเลกุลที่สองในตอนนี้จะวิ่งออกไปจนกว่ามันจะชนกับอีกโมเลกุลหนึ่งและอื่น ๆ การชนเหล่านี้แต่ละครั้งจะถ่ายโอนพลังงานจากโมเลกุลแรกไปยังวินาที นี่คือวิธีที่คลื่นเสียงเคลื่อนที่ไป: โมเลกุลของอากาศถูกบังคับให้เคลื่อนไหวโดยการรบกวนเช่นการสั่นของสายเสียงในลำคอของคุณและการชนกันจะส่งพลังงานนั้นจากโมเลกุลอากาศชุดแรกไปยังเพื่อนบ้านของพวกเขาและอื่น ๆ ในที่สุดคลื่นถ่ายโอนพลังงาน แต่ไม่สำคัญหมายความว่ามันเป็นการรบกวนที่กำลังเดินทางมากกว่าโมเลกุลของอากาศ

ความเร็ว

เมื่อคุณพูดถึงความเร็วของเสียงคุณกำลังพูดถึงเวลาที่คลื่นเสียงหรือเสียงรบกวนจะไปจากที่ที่มันเริ่มถึงหูของคุณ ความเร็วของคลื่นเสียงถูกกำหนดโดยสื่อหรือวัสดุที่คลื่นเคลื่อนที่ ยกตัวอย่างเช่นคลื่นเดียวกันจะทำงานได้เร็วกว่าฮีเลียมมากกว่าในอากาศ วัสดุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติสองอย่างที่กำหนดว่าจะถ่ายทอดเสียงได้เร็วแค่ไหน: ความหนาแน่นและความแข็งแกร่งหรือโมดูลัสยืดหยุ่น

อากาศ

"ความแข็งแกร่ง" ของอากาศหรือโมดูลัสยืดหยุ่นนั้นไม่เปลี่ยนแปลงตามความชื้น อย่างไรก็ตามความหนาแน่นนั้น เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นก็จะทำให้เปอร์เซ็นต์ของโมเลกุลอากาศซึ่งเป็นโมเลกุลของน้ำ โมเลกุลของน้ำมีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลของออกซิเจนไนโตรเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่าดังนั้นยิ่งเศษส่วนของอากาศที่ประกอบด้วยไอน้ำมวลน้อยลงต่อหน่วยปริมาตรและอากาศหนาแน่นน้อย ความหนาแน่นต่ำแปลเป็นคลื่นเสียงที่เคลื่อนที่เร็วกว่าดังนั้นคลื่นเสียงจึงเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นด้วยความชื้นสูง อย่างไรก็ตามการเพิ่มขึ้นของความเร็วนั้นเล็กมากดังนั้นสำหรับวัตถุประสงค์ในชีวิตประจำวันส่วนใหญ่คุณสามารถเพิกเฉยได้ ยกตัวอย่างเช่นในอุณหภูมิห้องที่ระดับน้ำทะเลเสียงจะเดินทางเร็วขึ้นประมาณ 0.35 เปอร์เซ็นต์ในความชื้น 100 เปอร์เซ็นต์ (อากาศชื้นมาก) มากกว่าที่จะมีความชื้น 0 เปอร์เซ็นต์ (อากาศแห้งสนิท)

ปัจจัยอื่น ๆ

ผลของความชื้นที่มีต่อความเร็วของเสียงนั้นสูงขึ้นเล็กน้อยที่ความกดอากาศต่ำเช่นเดียวกับที่คุณสัมผัสที่ระดับความสูงสูง ที่ระดับน้ำทะเลประมาณ 6,000 เมตร (20,000 ฟุต) ตัวอย่างเช่นความแตกต่างระหว่างความเร็วของเสียงในอุณหภูมิห้องอากาศแห้งที่ความชื้น 0 เปอร์เซ็นต์และอากาศเดียวกันที่ความชื้น 100 เปอร์เซ็นต์อยู่ที่ประมาณ 0.7 เปอร์เซ็นต์ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นยังขยายผลของความชื้นต่อความเร็วของเสียงในอากาศแม้ว่าการเพิ่มขึ้นจะค่อนข้างปานกลาง