Hvordan har luftfugtighed påvirket lydens hastighed?

Hvis du nogensinde har set lynflimmer i nattehimlen og derefter talt, hvor mange sekunder det tog for torden at nå dine ører, ved du allerede, at lyset rejser meget hurtigere end lyd. Det betyder ikke, at lyden også rykker langsomt enten; ved stuetemperatur rejser en lydbølge på over 300 meter pr. sekund (mere end 1.000 fod pr. sekund). Lydens hastighed i luft varierer afhængigt af flere faktorer, herunder fugtighed.

Lydbølger

Forestil dig et luftmolekyle, der plejer sig over rummet og styrter ind i en nabo, så de springer af hinanden som en par gummiboller. Det andet molekyle rushes nu ud, indtil det kolliderer med en anden og så videre. Hver af disse kollisioner overfører energi fra det første molekyle til det andet. Sådan lyder lydbølgerne: Luftmolekyler tvinges i bevægelse af en forstyrrelse som vokalbåndets vibrationer i din hals, og kollisioner overfører denne energi fra det første sæt luftmolekyler til deres naboer og så videre udad. I sidste ende overfører bølgen energi, men ikke noget, hvilket betyder, at det er den forstyrrelse, der rejser snarere end selve luftmolekylerne.

Speed ​​

Når du taler om lydens hastighed, er du taler om hvor meget tid det tager for lydbølgen eller forstyrrelsen at gå fra det sted, hvor det begyndte for øret. Hastigheden af ​​en lydbølge bestemmes af det medium eller materiale, gennem hvilket bølgen bevæger sig; den samme bølge vil gå hurtigere i helium end den gør i luften, for eksempel. Hvert materiale har to egenskaber, der bestemmer, hvor hurtigt det overfører lyd: dens densitet og dets stivhed eller elastisk modul.

Luft

Luftens stivhed eller dens elastiske modul ændres ikke med fugtighed . Tæthed gør dog. Som fugtigheden stiger, så også procentdelen af ​​luftmolekyler, der er vandmolekyler. Vandmolekyler er meget mindre massive end ilt-, nitrogen- eller carbondioxidmolekyler, og jo større er den brøkdel af luft, der består af vanddamp, jo mindre masse pr. Volumen er, og jo mindre tæt bliver luften. Nedre tæthed overskrider hurtigere lydbølge-rejse, så lydbølgerne rejser hurtigere ved høj luftfugtighed. Forøgelsen i hastighed er imidlertid meget lille, så i de fleste daglige formål kan du ignorere det. I rumtemperaturluft på havniveau rejser lyd f.eks. Ca. 0,35 procent hurtigere i 100% fugtighed (meget fugtig luft) end i 0% fugtighed (fuldstændig tør luft).

Andre faktorer

Fugtighedens effekt på lydens hastighed er lidt større ved lavere lufttryk, som dem, du oplever i høj højde. På ca. 6.000 meter over havets overflade er forskellen mellem lydens hastighed ved stuetemperatur og tør luft ved 0% luftfugtighed og den samme luft ved 100% fugtighed omkring 0,7%. Stigende temperatur forstørrer også effekten af ​​fugtighed på lydens hastighed i luften, men igen er stigningen relativt beskeden