| English version |  |
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| Bei 0°C ist ρ0 = 1,293 kg/m3, Z0 = 428 N·s/m3 und c0 = 331 m/s Bei 15°C ist ρ20 = 1,225 kg/m3, Z20 = 417 N·s/m3 und Z20 = 340 m/s Bei 20°C ist ρ20 = 1,204 kg/m3, Z20 = 413 N·s/m3 und Z20 = 343 m/s Bei 25°C ist ρ25 = 1,184 kg/m3, Z25 = 410 N·s/m3 und c25 = 346 m/s |
| 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 (Luftdruck). Diese Abhängigkeit gilt daher auch für Luft, die in guter Näherung als ideales Gas betrachtet werden kann. |
| Merke: Die Schallgeschwindigkeit ändert sich deutlich mit der Temperatur, etwas mit der Luftfeuchtigkeit − aber kaum messbar mit unserem Luftdruck. Die Angabe "Schalldruck auf Meereshöhe" ist falsch und irreführend. Die Temperaturangabe ist dazu jedoch unbedingt notwendig. |
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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 angegebene Luftdruck "auf Meereshöhe" keine Bedeutung hat. |
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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, 1125 ft/s oder 666 Knoten. Es ergibt keinen Sinn, bei der Nennung der Schallgeschwindigkeit den Zusatz "auf Meereshöhe" anzugeben, denn die Schallgeschwindigkeit hängt quasi nicht vom Luftdruck ab; jedoch ist die Temperatur recht wichtig. Begründung: Der Luftdruck p und die Dichte ρ der Luft sind bei gleicher Temperatur zueinander proportional. |
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| Das heißt, das Verhältnis p / ρ ist immer konstant; auf einem hohen Berg oder selbst auf Meerespiegelhöhe. Vergiss den Luftdruck, aber achte unbedingt auf die Temperatur. Adiabatenexponent (Isentropenexponent) κ (kappa) = cp/cV. Allgemein gilt mit hinreichender Genauigkeit als Formel für die Schallgeschwindigkeit (Fortpflanzungsgeschwindigkeit) von Luft in m/s in Abhängigkeit von der Temperatur  (theta) in °C:
Das ergibt zum Beispiel bei = 20 °C eine Schallgeschwindigkeit von c = 331,5 + 0,596 · 20 = 343,42 m/s. Meistens genügt die einfache Berechnung mit c ≈ 331 + 0,6 · 20 = 343 m/s.
Mit folgender Formel ist die Schallgeschwindigkeit genauer zu berechnen. Schallgeschwindigkeit  in m/s;Temperatur in °CDie Schallgeschwindigkeit c ist von der Temperatur der Luft abhängig und nicht vom Luftdruck p! Die Luftfeuchtigkeit hat geringe vernachlässigbare Auswirkung auf die Schallgeschwindigkeit. Merke: Der Luftdruck und die Luftdichte sind bei gleicher Temperatur zueinander proportional. Es gilt immer p / ρ = konstant. Rho ist die Dichte ρ und p ist der Schalldruck.
Siehe die folgende häufige Frage: "Wie groß ist die Schallgeschwindigkeit?" Die Schallgeschwindigkeit, die Temperatur ... und nicht der Luftdruck Luftdichte ρ = Luftdruck p / (Gaskonstante R · Temperatur in Kelvin T) ρ = p / R · T in kg/m³ Die individuelle Gaskonstante für trockene Luft ist R = 287,05 J/kg · K Joule J = Newton · Meter = N m und T in Kelvin = °C + 273,15 Atmosphärischer Luftdruck p0 = 101325 Pa = 1013,25 mbar = 1013,25 hPa und R = 287,05 J/kg · K T0 = 273,15 K bei 0 °C ρ0 = 101325 / (287,05 · 273,15) = 1,2923 kg/m³ T20 = 293,15 K bei 20 °C ρ20 = 101325 / (287,05 · 293,15) = 1,2041 kg/m³ |
| 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. |
Tabelle: Die Wirkung der Temperatur
Die Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit, der Luftdichte (Dichte von Luft)
und der Schallkennimpedanz allein 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 |
| +35 | 352,17 | 2,840 | 1,1455 | 403,4 |
| +30 | 349,29 | 2,864 | 1,1644 | 406,7 |
| +25 | 346,39 | 2,888 | 1,1839 | 410,0 |
| +20 | 343,46 | 2,912 | 1,2041 | 413,6 |
| +15 | 340,51 | 2,937 | 1,2250 | 417,1 |
| +10 | 337,54 | 2,963 | 1,2466 | 420,8 |
| +5 | 334,53 | 2,990 | 1,2690 | 424,5 |
| 0 | 331,50 | 3,017 | 1,2920 | 428,3 |
| −5 | 328,44 | 3,044 | 1,3163 | 432,3 |
| −10 | 325,35 | 3,073 | 1,3413 | 436,4 |
| −15 | 322,23 | 3,103 | 1,3673 | 440,6 |
| −20 | 319,09 | 3,134 | 1,3943 | 444,9 |
| −25 | 315,91 | 3,165 | 1,4224 | 449,4 |
Zu beachten: Luftdruck p und Luftdichte ρ sind nicht das gleiche.
In Gasen, ist die Tonhöhe umso höher, je höher die Schallgeschwindigkeit im Medium ist.
| Schallgeschwindigkeit c in bekannten Materialien |
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| Medium | m/s | |
| Luft, trocken (20 °C) | 343 | |
| Wasserstoff (0 °C) | 1280 | |
| Wasser (15 °C) | 1500 | |
| Blei | 2160 | |
| Beton | 3100 | |
| Holz (weich, längs der Fasern) | 3800 | |
| Glas | 5500 | |
| Stahl | 5800 | |
| Sind an einer Tonerzeugung Luftsäulenschwinger, wie Holzbläser, Blechbläser oder Orgelpfeifen beteiligt, so ändert sich die Tonhöhe der Instrumente mit der Temperatur und wird als Verstimmung hörbar. Steigende Temperatur erwirkt dabei steigende Tonhöhe und umgekehrt. Beispielsweise ergibt eine Änderung der Temperatur um 1°C etwa 0,75 Hz Frequenzänderung (Verstimmung) bei einer Tonhöhe von 440 Hz (Kammerton a'). |
| Auf die häufige Frage: "Wie groß ist die Schallgeschwindigkeit?", muss immer die Nachfrage folgen: "Bei welcher Temperatur denn?" Wer hierbei den Luftdruck erwähnt, der hat noch etwas zu lernen. |
| In einem gegebenen idealen Gas hängt die Schallgeschwindigkeit nur von seiner Temperatur ab. Die Schallgeschwindigkeit beträgt in unbewegter Luft bei 0 Grad Celsius 331,5 m/s. Sie hängt von der Temperatur und dem Material ab. Da Schall leichter durch dicht gepackte Moleküle übertragen wird, ist er schneller in dichteren Stoffen. Somit steigt die Schallgeschwindigkeit mit der Steifigkeit des Materials. |
| Siehe weitere interessante Links zur Schallgeschwindigkeit: Die Schallgeschwindigkeit, die Temperatur ... und nicht der Luftdruck Berechnung der Schallgeschwindigkeit mit Luftfeuchtigkeit und Luftdruck Berechnung der Wellenlänge einer Schallwelle in Luft bei gegebener Frequenz und Temperatur |
| Die internationalen Druckeinheiten Umrechnung von Druckeinheiten Umrechnung der Druckeinheiten |
Schallgeschwindigkeit in Luft
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