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Diese Berechnung folgt den Angaben von Owen Cramer, "JASA, 93, S. 2510, 1993" und dem gesättigten Dampfdruck aus Richard S. Davis, "Metrologia, 29, S. 67, 1992", bei einem Mol-Anteil von Kohlendioxid von 0,0004. Gültigkeitsbereich: von 0 bis 30°C (273,15 - 303,15K) und für der Luftdruckbereich von 75 und 102 kPa. Im Luftdruckbereich zwischen 95,000 und 104,000 kPa ergibt sich keine Änderung der Schallgeschwindigkeit c. Der Standard-Luftdruck ist 101325 Pa = 101,325 kPa oder 1013,25 Hektopascal. c kommt von lateinisch celeritas, zu deutsch Schnelligkeit. |
| Die Schallgeschwindigkeit in Luft wird durch das Medium Luft bestimmt und ist nicht von der Amplitude, der Frequenz und der Wellenlänge des Schalls abhängig. Bei einem idealen Gas ist die Schallgeschwindigkeit nur von der Temperatur abhängig und unabhängig vom Gasdruck. Diese Abhängigkeit gilt daher auch für Luft, die in guter Näherung als ideales Gas betrachtet werden kann. |
Bei Dezimal-Eingabe ist der Punkt zu verwenden.
| Merke: Die Schallgeschwindigkeit ändert sich deutlich mit der Temperatur, etwas mit der Luftfeuchtigkeit − aber nicht mit unserem Luftdruck. Die Angabe "Schalldruck auf Meereshöhe" ist falsch und irreführend. Die Temperaturangabe ist dazu jedoch unbedingt notwendig. |
| Google irrt (siehe den folgenden Link)
http://www.google.com/search?q=speed+of+sound Dieses sagt Google: "Schallgeschwindigkeit auf Meereshöhe = 340.29 m/s". Das ist eine schlechte Antwort, weil die wichtige Temperaturangabe fehlt, jedoch der Luftdruck "auf Meereshöhe" keine Bedeutung hat. |
| Begründung: Der Luftdruck p und die Dichte ρ der Luft sind bei gleicher Temperatur zueinander proportional. Das Verhältnis p / ρ ist immer konstant; auf einem hohen Berg oder selbst auf Meerespiegelhöhe. Vergiss den Luftdruck, aber achte unbedingt auf die wichtige Temperatur. |
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Adiabatenexponent (Isentropenexponent) κ (kappa) = cp/cV.
κ = 1,67 für einatomige Moleküle, 1,40 für zweiatomige Moleküle und 1.33 für dreiatomige Moleküle.
In SI-Einheiten ist bei trockener Luft und 20 °C (68 °F) die Schallgeschwindigkeit c = 343 m/s.
Dieses entspricht 1235 km / h (nicht kmh), 767 mph oder 1125 ft/s.
Merke: Die Luftdichte ρ ist nicht mit dem Luftdruck p0 zu verwechseln.
Erklärung: Die Schallgeschwindigkeit, die Temperatur ... und nicht der Luftdruck
Berechnung: Schallgeschwindigkeit c in Luft und die wichtige Temperatur
| Die Schallgeschwindigkeit wird Mach 1 genannt. Mach wird verwendet, um die Geschwindigkeit für Objekte, wie Flugzeuge oder Raketen anzugeben, wenn diese mit der Geschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit oder ein Vielfaches davon fliegen. |
Berechnungen zur Luftdichte (Dichte der Luft)
Betrachten wir zuerst das ideale Gasgesetz:
(1) p · V = n · R · T
| p = Druck in Pascal (multipliziere mb mit 100) |
| V = Volumen in m3 |
| n = Mol-Anzahl |
| R = Gaskonstante |
| T = Kelvin-Temperatur K = °C + 273.15 |
Die Dichte ist die Anzahl der Moleküle eines idealen Gases bei einem bestimmten Volumen.
In diesem Falle kann ein Mol-Volumen mathematisch ausgedrückt werden als:
(2) D = ρ = n / V
| D = ρ = Dichte in kg/m3 |
| n = Anzahl der Moleküle |
| V = Volumen in m3 |
Indem man die vorherigen beiden Gleichungen kombiniert, wird der Ausdruck für die Dichte zu:
(3) 
| D = ρ = Dichte in kg/m3 |
| p = Druck in Pascal (multipliziere mb mit 100) |
| R = Gaskonstante 287,05 J / (kg · K) für trockene Luft |
| T = Temperatur K = °C + 273,15 |
Die Luftdichte kann mit den Standard-Meereshöhe-Bedingungen mit
p = 101325 Pa und T = 15 °C berechnet werden:
D = ρ = 101325 / (287,05 · (15 + 273,15)) = 1,2250 kg/m3
Dieses Beispiel gilt für die Standard-Bedingungen bei trockenener Luft. In der Wirklichkeit
muss man verstehen, wie die Dichte durch die Feuchtigkeit der Luft (Luftfeuchte) beeinflusst wird.
Die Dichte ρ = D aus der Mischung von trockenen Luft-Molekülen und Wassdampf-Molekülen ist:
(4) 
| D = ρ = Dichte in kg/m3 |
| pd = Druck von trockener Luft in Pascal |
| pv = Druck von Wasserdampf in Pascal |
| Rd = Gaskonstante für trockene Luft = 287,05 J / (kg · K) |
| Rv = Gaskonstante für Wasserdampf = 461,495 J / (kg · K) |
| T = Temperatur K = °C + 273.15 |
Um die Dichte von Luft (Luftdichte) zu bestimmen, muss der wirkliche Luftdruck
(Absoluter Druck), der Wasserdampfdruck und die Temperatur bekannt sein.
Was ist ein Millibar?" Millibar (mbar) ist die veraltete Einheit für den Luftdruck
- heute Hektopascal, dabei entspricht 1 hPa = 1 mbar
Der Standard-Luftdruck ist 101325 Pa = 101,325 kPa oder 1013,25 Hektopascal.
Berechnung der Wellenlänge mit Frequenz und Temperatur
Berechnung der Wellenlänge von Radiowellen und Schallwellen
Tabelle: Die deutliche Wirkung der Temperatur
Die Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit, der Luftdichte (Dichte von Luft)
und der Schallkennimpedanz von der Temperatur der Luft
| Temperatur der Luft  in °C |
Schallgeschwindigkeit c in m/s |
Zeit pro 1 m Δ t in ms/m |
Luftdichte ρ in kg/m3 |
Schallkennimpedanz von Luft Z in Ns/m3 |
| −25 | 315,91 | 3,165 | 1,4224 | 449,4 |
| −20 | 319,09 | 3,134 | 1,3943 | 444,9 |
| −15 | 322,23 | 3,103 | 1,3673 | 440,6 |
| −10 | 325,35 | 3,073 | 1,3413 | 436,4 |
| −5 | 328,44 | 3,044 | 1,3163 | 432,3 |
| 0 | 331,50 | 3,017 | 1,2920 | 428,3 |
| +5 | 334,53 | 2,990 | 1,2690 | 424,5 |
| +10 | 337,54 | 2,963 | 1,2466 | 420,8 |
| +15 | 340,51 | 2,937 | 1,2250 | 417,1 |
| +20 | 343,46 | 2,912 | 1,2041 | 413,6 |
| +25 | 346,39 | 2,888 | 1,1839 | 410,0 |
| +30 | 349,29 | 2,864 | 1,1644 | 406,7 |
| +35 | 352,17 | 2,840 | 1,1455 | 403,4 |
Die Schallgeschwindigkeit in Wasser
Die Schallgeschwindigkeit in Wasser ist etwa 1500 m/s. Es ist möglich die Änderungen der
Ozeantemperatur zu messen, indem man die Änderung der Schallgeschwindigkeit über große
Entfernungen feststellt. Die Schallgeschwindigkeit in Ozean-Wasser ist etwa:
wobei T die Temperatur in °C, S der Salzgehalt in psu und D die Tiefe in Metern ist.
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