Gibt es eine Resonanzfrequenz zur Luft selbst?

Wenn Sie Luft oder irgendein Gas in einem begrenzten Volumen enthalten$V_o$(Behälter) bei statischem Druck$P_o$Sie können eine etwas lineare Konstante namens Elastance definieren .

Wo$\gamma$ist das spezifische Wärmeverhältnis des Gases.

Die Elastizität kann als Masseneigenschaft des enthaltenen Gases betrachtet werden, das dazu neigt, sich wie eine Feder zu verhalten .

Auch wenn Sie Gas in einem langen, schlanken Behälter betrachten, können wir eine weitere Konstante definieren, die Trägheit

Wo$\rho$i die Gasdichte,$l$ist die Länge und$A$die Querschnittsfläche des Behälters bzw. Die Trägheit kann als Masseneigenschaft des enthaltenen Gases angesehen werden, das dazu neigt, sich wie eine Massenmasse zu verhalten.

Wenn wir also diese Masseneigenschaften gemeinsam in einem geschlossenen Behälter betrachten, können wir erwarten, dass wir eine natürliche Frequenz, Resonanz von sehen

Aus diesen Eigenschaften, bestimmten geometrischen Annahmen kann man einen Ausdruck für die Resonanzfrequenz eines Helmholtz-Resonators ableiten.

Zumindest bei dieser Modellierung benötigen Sie also eine geometrische Grenze, um einen Resonanzzustand innerhalb des Gases herzustellen - um die Eigenschaften aufrechtzuerhalten. Betrachten Sie die Lautstärke$V_o$größer und größer bei konstant$P_o$; Elastance und Frequenz verschwinden im Wesentlichen gegen Null.

Ich glaube also nicht, dass die Masseneigenschaften selbst ohne eine einschränkende Geometrie ein Resonanzsystem zumindest im Bereich der akustischen Frequenzen (Schall und Ultraschall) aufrechterhalten können.

Ich kann mir vorstellen, dass es ein paar Möglichkeiten gibt, diese Frage zu beantworten. Auf dem Gebiet der Umweltakustik beschäftigen wir uns oft mit Energieverlusten durch atmosphärische Absorption , wenn sich eine Wellenfront durch die Atmosphäre bewegt.

Die Gleichungen zur Schätzung der atmosphärischen Absorption verwenden die Schwingungsenergie-Relaxationsfrequenzen von zweiatomigem Sauerstoff und zweiatomigem Stickstoff, die ungefähr sind

Wie @Jwalbrecht2000 erwähnt, können auch die anderen Moleküle in Resonanz treten, aber da Stickstoff und Sauerstoff schätzungsweise 99 % der Atmosphäre ausmachen, ist dies eine gute Anfangsschätzung.

Luft als Schüttgut hat keine Eigenfrequenz. Es tut dies nur, wenn es in einem physikalischen Resonator enthalten ist, wobei die Frequenz durch seine Größe und Form und den Luftdruck bestimmt wird.

Die Atome und Moleküle der Luft haben jedoch verschiedene natürliche Frequenzen, die mit Dingen wie chemischen Bindungen, Elektronenorbitalen und letztendlich nuklearen Phänomenen verbunden sind. Da die Luft viele Bestandteile hat, gibt es auch viele solcher Frequenzen. Sie sind alle extrem hoch und entsprechen elektromagnetischer Strahlung von Mikrowellenfrequenzen bis hin zu harten Gammastrahlen.

Gemäß dem Welle-Teilchen-Dualismus haben alle Teilchen eine Eigenfrequenz; Da Luft aus Partikeln besteht, gilt daher Resonanz auch für Luft. Wir müssen jedoch auch berücksichtigen, dass, da Luft eine homogene Substanz ist, die aus Stickstoff, Sauerstoff, Argon und anderen Gasen besteht und sich die Prozentsätze jedes Gases lokal ändern, die Resonanzfrequenz (oder -frequenzen) von Luft beeinflusst werden würde seine spezifische Zusammensetzung.