Ljud färdas snabbare i tätare medium?

detrr skrev:

Hej, 

 

Ljud färdas snabbare i tätare medium, men har det med att ljudmolekylerna färdas en kortare sträcka innan de kolliderar med t ex en vattenmolekyl eller betongmolekyl? 

 

Ljudhastigheten i luft är 340m/s, i vatten 1500m/s och betong 3400m/s. 

 Det finns ingenting som heter ljudmolekyler. Ljudvågor är inget annat än longitudinella tryckvågor i mediumet det färdas i. Tryckvågor fortplantar sig snabbare om det är närmare till nästa "grannpartikel", i en gas måste partikeln färdas en bit innan den stöter i nästa partikel. I en metall däremot så är atomerna tätt packade och kan överlämna rörelsemängden mellan varandra mycket snabbare.

Ljudmolekyl låter som en innovation. Ibland talar man om fononer, när det passar att betrakta ljud som partiklar.

Ljudet fortplantas genom att atomer i mediet stöter emot varandra, så de lämnar över rörelseenergi till varandra. Om avståndet mellan dem är större så tar det längre tid för dem att studsa tillbaka för att ta emot nästa stöt (om man föreställer sig en endimensionell idealiserad bild av hur det fungerar).

Laguna skrev:

Ljudmolekyl låter som en innovation. Ibland talar man om fononer, när det passar att betrakta ljud som partiklar.

Ljudet fortplantas genom att atomer i mediet stöter emot varandra, så de lämnar över rörelseenergi till varandra. Om avståndet mellan dem är större så tar det längre tid för dem att studsa tillbaka för att ta emot nästa stöt (om man föreställer sig en endimensionell idealiserad bild av hur det fungerar).

 Jag tycker det var väldigt lustigt att vi skrev nästan exakt samma sak precis samtidigt.

Ja, partikeltätheten i tätare föremål är större då densiteten är större. Så det innebär att ljudvågorna sprids snabbare mellan dessa partiklar

Det korta svaret är att påståendet inte stämmer. Eller det stämmer i alla fall inte för gaser, för vilka det motsatta snarare stämmer.

Det är kanske bekant med principen att ljudets hastighet ökar med temperatur, att ljudhastigheten är något högre i en öken än över en frusen sjö vilket man kan ta som någorlunda rimligt - om partiklarn rör sig snabbare så rör sig säkert ljudet också snabbare. Men då är man kanske också bekant med att varmare luft (med fixerat lufttryck) har lägre densitet än kall luft så man får en relation som säger att ljudhastigheten i luft ökar med minskande densitet och vice versa. Dvs för gaser kan mindre täta gaser snarare ha högre ljudhastughet. Såklart gäller detta endast inom ett spann -- om gasen blir tunn/vakuum så blir hastigheten 0 och om gasen blir för tät så är det ju en vätska som lär ha större. 

Det är möjligt att jag extrapolerar lite väl mycket här och finns säkert gaser som beter sig annorlunda men ta ljushastighetsreglationen för ideala gaser som https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound#Speed_of_sound_in_ideal_gases_and_air vilket ger än känsla för proportionerna

Det här med tätare medium är istället en tumregel för att ljudhastigheten mellan olika aggregationstillstånd generellt följer mönstret

gas < vätska < fast *

dvs att ljudhastigheten är större i de flesta vätskor än i de flesta gaser osv. Men då handlar det snarare om att fundera kring hur själva mekanismen genom vilket ljudet fortplantar sig är olika i gaser vätskor och fasta ämnen snarare än att det är direkt relaterat till täthet/densitet. 

*vänligen hitta ett undantag så att jag har det i mitt register

Hjälper det till om det är en kristallstruktur? Vad är ljudhastigheten i is?

Okej, jag förstår vad ni menar. Men jag tolkade det fel när jag tittade på en video. 

Tack för hjälpen! :)