Hangsebesség

Hangsebesség a hanghullámok egy adott közegben történő terjedési sebességét jelenti. A hanghullámok nyomásingadozásokat hordozó rezgések, amelyek a közeg részecskéinek kölcsönhatásaitól függenek. A hangsebesség a közeg típusától és fizikai tulajdonságaitól függ: gázokban, folyadékokban és szilárd testekben különböző értékeket vehet fel; emellett a hőmérséklet is jelentősen befolyásolja.

Gázokban a hangsebesség növekszik a hőmérséklettel. Általános kifejezés: v ≈ sqrt(γ R T / M), ahol γ a fajlagos hőkapacitás aránya, R a gázállandó, T a Kelvinben mért hőmérséklet, M a gáz moláris tömege. A száraz levegőn 20 °C-on körülbelül 343 m/s; 0 °C-on körülbelül 331 m/s. A változás hozzávetőlegesen 0,6 m/s per Celsius-fok.

Folyadékokban és szilárd testekben a hangsebesség mindig nagyobb, mint gázokban. A sebesség a tömörség és a közeg nyomásváltozásokkal szembeni ellenállása, azaz a nyomó-modulus arányaként írható fel: v = sqrt(K/ρ), ahol K adiabatikus vagy más típusú tömörséget jellemző nyomó-modulus, ρ a sűrűség. Gyakorlati példák: vízben mintegy 1480 m/s, acélban 5000–6000 m/s, üvegnél általában 4500–5500 m/s körüli.

Mivel a hangsebesség a környezeti feltételek függvénye, változásai befolyásolják a hangterjedést és a mérési/kalibrációs feladatokat. Fontos szerepe van például a szuperszonikus repülés, az ultrahangos diagnosztika és a földtudományi kutatások számára.