Ich weiß im Allgemeinen, dass Schall mit höheren Frequenzen in der Luft schneller gedämpft wird, sodass bei Musik aus der Ferne nur der Bassteil hörbar ist. Aber ich weiß nicht, was die physikalische Begründung dafür ist. Ich konnte nirgendwo im Internet eine Antwort finden (oder sie waren zu technisch, als dass ich sie verstehen könnte). Ich würde mich über jeden Einblick zu diesem Thema freuen.
Hinweis: Ich studiere Physik im zweiten Jahr und kenne mich ein wenig mit Wellenmechanik und Akustik aus.
Denken Sie daran, dass Wellengleichungen normalerweise einen Dämpfungsterm haben und akustische Wellen nicht anders sind. Die Wellendämpfung wird normalerweise mit einem geschwindigkeitsabhängigen Term modelliert. Je schneller man versucht, das Medium zu verzerren, desto höher ist die Dämpfung. Die Viskosität der Flüssigkeit, durch die sich die Schallwelle bewegt, spielt eine große Rolle bei der Dämpfung. Der Link hier gibt angeblich einen interaktiven Player, mit dem Sie die Dämpfung für verschiedene Parameter wie Feuchtigkeit und Temperatur modellieren können. Ich kann es anscheinend nicht zum Laufen bringen, aber trotzdem zeigt die Darstellung, wie die Absorption (Dämpfung) mit der Frequenz zunimmt. Er erwähnt auch Entspannungsprozesse als Faktor der Schalldämpfung. Hoffe das hilft!
Wenn sich Schallwellen auflösen, verwandelt sich die Energie in Wärme.
Wenn Sie einen isolierten Raum haben und in diesem Raum Schall erzeugen, führt der Energieeintrag (in Form von Schallwellen) zu einem Temperaturanstieg, der dem Energieeintrag entspricht.
Mein Verständnis ist: Je höher die Frequenz des Tons, desto schneller die Verlustrate.
Vor einigen Jahren schlug jemand vor, dass es möglich sein könnte, Energie in Form von Ultraschall zu übertragen. Der Empfänger muss dann Schallenergie wieder in elektrische Energie umwandeln.
(Es gibt tatsächlich Mikrofone, die das können: Diese Mikrofone verbrauchen keinen Strom, die Energie für das von diesem Mikrofon abgegebene elektrische Signal stammt aus der Energie des Schalls. Der Wirkungsgrad ist gering, aber es hat seine Anwendungsmöglichkeiten: da Sie es anziehen benötigt keine externe Stromversorgung, es ist ein sehr robustes Setup.)
Aber der Versuch, Energie mit Ultraschall zu übertragen, ist eine Sackgasse. Unter den vielen Problemen: Der Wirkungsgrad ist gering, sodass Sie viel Schallenergie abstrahlen müssten. Wegen der schnellen Dissipation wäre die Reichweite auf wenige Meter begrenzt. Selbst bei dieser kurzen Reichweite: Der Wirkungsgrad ist so gering, dass der Emitter Hunderte von Watt Leistung abgeben müsste. In der Tat ist das eine große Heizung im Raum.
Also: Um mehr über die Ableitung von Schallenergie in Wärme zu erfahren, schlage ich vor, dass Sie Informationen über die Idee der Energieübertragung mit Ultraschall nachschlagen. In technischen Artikeln, die diese Idee widerlegen, wird diskutiert, warum sich die Energie von Hochfrequenzschall schneller auflöst.
[spätere Ergänzung]
Die Kompression und Verdünnung bei der Schallausbreitung ist in guter Näherung adiabat. Wie wir wissen: Wenn der Prozess perfekt adiabat wäre, gäbe es keine Dissipation.
Ich gehe davon aus, dass der Prozess der Schallenergiedissipation ein Wärmeverlust vom komprimierten Volumen zum verdünnten Volumen ist. Ich werde das als "undichte Wärme" bezeichnen. Je kürzer die Wellenlänge des Schalls ist, desto weniger Entfernung muss die austretende Wärme zurücklegen, daher erwarte ich, dass Schall mit kürzerer Wellenlänge schneller abgebaut wird.
Gert
Lune