Warum heizt Schall die Luft nicht auf?

Sowohl thermische Energie als auch Luft werden durch Schwingungen von Partikeln verbreitet, warum also heizt Schall die Luft nicht auf, z. B. erzeugt ein lautes Musikinstrument nicht viel Wärme?

Beachten Sie, dass Ihr Titel und Text leicht abweichen (insbesondere der Modifikator "viel" ist im Text vorhanden, aber nicht im Titel).
@BMS Für meine zwei Cent denke ich, dass zwischen den beiden genügend Abstand besteht, um sie tatsächlich als separate (aber verwandte) Abfragen zu betrachten.
Das OP wurde vielleicht fälschlicherweise gebeten, dies zu einer separaten Frage zu machen. Sie sind sich jedoch sehr ähnlich und weisen ein Missverständnis auf, das beiden Fragen gemeinsam ist.

Antworten (2)

Schallwellen erzeugen Temperaturänderungen, da die Schallausbreitung ein annähernd isentropischer Prozess ist . Beachten Sie jedoch, dass Änderungen der statischen Temperatur sehr wohl ohne Wärmeentwicklung auftreten können . Darüber hinaus sind die mit Schallwellen verbundenen Druckänderungen von so geringer Größe, dass die beobachtbaren Temperaturänderungen minimal (aber nicht Null) sind. Als Isaac Newton zum ersten Mal versuchte, die Schallgeschwindigkeit abzuleiten , war seine Antwort um fast 15 % daneben, gerade weil er annahm, dass die Schallausbreitung isothermisch sei ( Δ T = 0 ) statt isentrop ( Δ S = 0 ) Verfahren. Kurz gesagt, Schallwellen verändern die Temperatur des umgebenden Mediums, nur nicht so sehr.

Einfacher ausgedrückt: Schallwellen werden bei der Ausbreitung durch Luft gedämpft (bei sehr kurzen Wellenlängen, zB Ultraschall, leichter messbar). Dadurch verlieren sie Energie – die in Luftwärme umgewandelt wird.

Die Erwärmungsmenge ist jedoch sehr, sehr gering. Lass uns rechnen. Eine Schallwelle von 120 dB (sehr laut) hat nur eine Energie von 1 W M 2 .

Die Schalldämpfung in der Luft ist eine Funktion der Wellenlänge – zum Beispiel sehen wir auf http://www.sengpielaudio.com/RelativeHumidityA.gif

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

dass eine 10-kHz-Welle in Luft bei 50 % Luftfeuchtigkeit in 30 m um 4 dB oder in 330 m um 44 dB gedämpft wird (das ist die Entfernung, die Schall in 1 Sekunde zurücklegt).

Die Energie, die durch eine 120-dB-100-kHz-Schallwelle (die ziemlich laut und unausstehlich hoch wäre) im ersten Meter verloren geht, ist 4 30 = 0,13 D B das sind 3%. Die Wärmekapazität eines Kubikmeters Luft beträgt etwa 1280 J/K (von Wolfram Alpha), also der Temperaturanstieg aufgrund von 30 mW Wärme 2.3 × 10 − 5 K / S . Das ist ziemlich schwer zu messen...

+1 Schönes Beispiel dafür, wie die ideale Gasnäherung nur so weit gehen kann. Es könnte nützlich sein zu beachten, dass die Dämpfung auch in gewissem Maße von der Intensität abhängt. Der lauteste unverzerrte Ton bei 1 Atmosphäre Druck beträgt 194 dB. Darüber hinaus müsste der Druck negativ werden, um einen unverzerrten Klang zu haben. Lautere Geräusche können existieren, aber sie werden stark verzerrt und daher schnell gedämpft. Geräusche in der Nähe von 194 db werden ebenfalls verzerrt und stärker gedämpft als eine nicht ganz so heftige Schallwelle.
@DavidHammen - das ist ein toller Einblick! Ich habe noch nie über "wirklich sehr laute" Geräusche wie den Ausbruch des Krakatau nachgedacht (ich denke, wenn die Leute sagen, dass sie 180 dB gemessen haben, waren sie 160 km entfernt ... also wie laut es wirklich für die Menschen war, die dadurch getötet wurden, ist es nicht bekannt. Auf Reddit gab es in diesem Zusammenhang einige schlechte Witze über "dauerhaften Hörverlust"). In diesem Regime werden die Dinge eindeutig nichtlinear, und die Verzerrung und Dämpfung werden sehr signifikant sein.
Wenn ich mich nicht irre, geht es nicht darum, dass Luft erwärmt wird, weil durch Schall Energie verloren geht. Es geht darum, warum Schallenergie an sich keine Wärme ist? Zum Beispiel, warum sich die Luft nicht heiß anfühlt, wenn wir sprechen, wie es sich anfühlt, wenn wir uns einem heißen Gegenstand nähern.
@Pakshya so habe ich die Frage vor fast sieben Jahren nicht interpretiert ... und bis jetzt hatte ich keinen Hinweis darauf, dass ich falsch lag. Stellen Sie vielleicht Ihre eigene Frage, ob dies etwas ist, das Sie erkunden möchten?
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