Bu hesaplayıcı ne yapar
Bu hesaplayıcı, atmosfer basıncında saf (damıtılmış) suda ses hızını sıcaklığın bir fonksiyonu olarak verir. 0 °C ile 95 °C (32–203 °F) arasında bir sıcaklık girin; sonuç, saniyede metre cinsinden ses hızını, ayrıca saatte kilometre, saniyede feet ve saatte mil dönüşümleriyle birlikte döndürür.
Hesaplama, W. Marczak tarafından 1997'de Journal of the Acoustical Society of America'da yayımlanan beşinci derece polinomu kullanır; bu, saf suda ses hızının yüksek hassasiyetli deneysel ölçümlerine uyarlanmış, yaygın olarak kullanılan bir referans korelasyonudur. Belirtilen 0–95 °C geçerlilik aralığında, temel deneysel verilere 0.1 m/s'nin çok altında bir sapmayla uyar. Referans olarak, ses suda 20 °C'de yaklaşık 1,482.4 m/s ve 25 °C'de yaklaşık 1,496.7 m/s hızla yayılır.
Nasıl kullanılır
- İlk alana su sıcaklığını girin.
- Sıcaklık birimini seçin: Celsius (°C) veya Fahrenheit (°F). Fahrenheit değerleri, korelasyon uygulanmadan önce Celsius'a çevrilir.
- Hesapla düğmesine basın. Ana sonuç, saniyede metre cinsinden ses hızıdır; altındaki tablo aynı hızı km/h, ft/s ve mph cinsinden gösterir.
Varsayımları unutmayın: korelasyon atmosfer basıncındaki saf su için geçerlidir. Deniz suyu için (tuzluluk ses hızını artırır) veya basıncın önem kazandığı derin su koşulları için geçerli değildir ve sıcaklık 0–95 °C aralığında kalmalıdır.
Formülün açıklaması
Hesaplayıcı, Marczak'ın (1997) beşinci derece polinomunu değerlendirir; burada c m/s cinsinden ses hızı ve T °C cinsinden su sıcaklığıdır:
$$c(T) = 1402.385 + 5.038813\,T - 5.799136 \times 10^{-2}\,T^{2} + 3.287156 \times 10^{-4}\,T^{3} - 1.398845 \times 10^{-6}\,T^{4} + 2.787860 \times 10^{-9}\,T^{5}$$Kaynak: W. Marczak, “Water as a standard in the measurements of speed of sound in liquids”, Journal of the Acoustical Society of America, 102(5), 2776–2779 (1997). Geçerlilik: atmosfer basıncında 0 ≤ T ≤ 95 °C.
Eğri monoton değildir: hız, 0 °C'de yaklaşık 1,402.4 m/s'den başlar, 74 °C civarında yaklaşık 1,555 m/s'lik bir maksimuma ulaşır ve ardından sıcaklık 95 °C'ye yaklaştıkça hafifçe azalır.
Örnek hesaplama
25 °C'de saf suda ses hızı nedir? T = 25'i polinomda yerine koyarak, terim terim:
- Sabit terim: 1402.385
- 5.038813 × 25 = +125.970325
- 5.799136 × 10−2 × 25² = 0.05799136 × 625 = −36.244600
- 3.287156 × 10−4 × 25³ = 0.0003287156 × 15,625 = +5.136181
- 1.398845 × 10−6 × 25⁴ = 0.000001398845 × 390,625 = −0.546424
- 2.787860 × 10−9 × 25⁵ = 0.00000000278786 × 9,765,625 = +0.027225
Yani 25 °C'de ses, saf suda yaklaşık 1,496.73 m/s hızla ilerler — kabaca 5,388 km/h veya 3,348 mph.
Sıkça sorulan sorular
Ses neden suda havadan daha hızlı yayılır? Bir akışkandaki ses hızı, hacim modülünün yoğunluğa bölümünün kareköküne eşittir. Su, havadan çok daha az sıkıştırılabilir ve bu sertlik, daha yüksek yoğunluğunu bastırır; bu nedenle ses suda yaklaşık 4.3 kat daha hızlı hareket eder — 20 °C'de havada yaklaşık 343 m/s'ye karşılık suda yaklaşık 1,482 m/s.
Suda ses hızı her zaman sıcaklıkla artar mı? Hayır. Sıvılar arasında alışılmadık biçimde, 0 °C'de yaklaşık 1,402.4 m/s'den 74 °C civarında yaklaşık 1,555 m/s'lik bir maksimuma kadar artar, ardından su ısındıkça yavaşça azalır. Bu hesaplayıcı, doğrusal bir yaklaşım yerine tam beşinci derece polinomu kullandığı için bu monoton olmayan davranışı yeniden üretir.
Bu hesaplayıcıyı deniz suyu için kullanabilir miyim? Hayır. Tuzluluk, pratik tuzluluk birimi başına yaklaşık 1.3 m/s ses hızını artırır ve basınç derinlikle daha da ekler; bu nedenle okyanus ses hızları genellikle saf sudakinden birkaç on metre/saniye daha yüksektir. Deniz suyu için Mackenzie (1981) veya Chen–Millero (UNESCO) denklemi gibi özel korelasyonlar kullanılmalıdır.
