sciencetalk

Wat is de hoogste (audio) frequentie die door apparatuur door de lucht verzonden en ontvangen kan worden (b.v. via piezo)? Dus onafhankelijk van menselijke zintuigen. (chatgpt geeft alleen antwoorden in relatie tot mensen). Is er een bovengrens aan een audio frequentie die door luchtmoleculen bij de reguliere luchtdruk op aarde kan worden getransporteerd? Ben benieuwd.

Lucht is natuurlijk geen continu medium, bestaat uit gasmoleculen die de trilling moeten doorgeven.
Bij normale omstandigheden ligt de vrije weglengte van luchtmoleculen in de buurt van 1E-7 m.
De bovengrens van de golflengte zal in die orde van grootte liggen Dan zou je in de buurt komen van enkele GHz als maximale frequentie. Dit is uiteraard een ruwe schatting.

Xilvo schreef: ↑vr 15 dec 2023, 09:57 Lucht is natuurlijk geen continu medium, bestaat uit gasmoleculen die de trilling moeten doorgeven.
Bij normale omstandigheden ligt de vrije weglengte van luchtmoleculen in de buurt van 1E-7 m.
De bovengrens van de golflengte zal in die orde van grootte liggen

Ik snap even niet waarom dat met de vrije weglengte te maken zou hebben. Kun je dat eens uitleggen?

Hoogfrequent geluid wordt in lucht zwaar gedempt door visceuze en warmtegeleidingseffecten. Als je de grafiek van deze webpagina extrapoleert is de demping bij 1 MHz ongeveer 100 dB per meter. Geluid van 1 MHz of hoger komt dus niet ver in de lucht.

HansH schreef: ↑vr 15 dec 2023, 13:21 Ik snap even niet waarom dat met de vrije weglengte te maken zou hebben. Kun je dat eens uitleggen?

Je kunt moeilijk een periodiek drukverandering doorgeven aan naburige moleculen als je gemiddeld pas botst met moleculen die een periode of meer van je vandaan zijn.

jkien schreef: ↑vr 15 dec 2023, 14:38 Hoogfrequent geluid wordt in lucht zwaar gedempt door visceuze en warmtegeleidingseffecten. Als je de grafiek van deze webpagina extrapoleert is de demping bij 1 MHz ongeveer 100 dB per meter. Geluid van 1 MHz of hoger komt dus niet ver in de lucht.

Dan blijft er van frequenties richting GHz na een heel korte afstand al helemaal niets over.

Xilvo schreef: ↑vr 15 dec 2023, 18:10
Je kunt moeilijk een periodiek drukverandering doorgeven aan naburige moleculen als je gemiddeld pas botst met moleculen die een periode of meer van je vandaan zijn.

Maar botsen in in feite wat er met temperatuur ook gebeurt. Dus kun je onderscheid maken tussen botsen tgv thermische beweging of botsen tgv geluidsenergie? of is dat juist de reden waarom HF geluid niet ver komt in gas? wat ik vermoed is dat gas zich als gekoppelde massa veertjes gedraagt juist door de thermische beweging van de moleculen. en voor HF gaat dat mechanisme ergens fout zou dan de conclusie moeten zijn.

HansH schreef: ↑zo 17 dec 2023, 10:43 Maar botsen in in feite wat er met temperatuur ook gebeurt. Dus kun je onderscheid maken tussen botsen tgv thermische beweging of botsen tgv geluidsenergie?

De extra druk door geluid is vele ordes van grootte kleiner dan de luchtdruk dus de lokale invloed op de vrije weglengte is te verwaarlozen.

HansH schreef: ↑zo 17 dec 2023, 10:43 wat ik vermoed is dat gas zich als gekoppelde massa veertjes gedraagt juist door de thermische beweging van de moleculen.

Het verschil is dat er geen veertjes tussen de gasmoleculen zitten. Tussen botsingen hebben ze geen enkele invloed op elkaar.

Xilvo schreef: ↑zo 17 dec 2023, 12:37

HansH schreef: ↑zo 17 dec 2023, 10:43 Maar botsen in in feite wat er met temperatuur ook gebeurt. Dus kun je onderscheid maken tussen botsen tgv thermische beweging of botsen tgv geluidsenergie?

De extra druk door geluid is vele ordes van grootte kleiner dan de luchtdruk dus de lokale invloed op de vrije weglengte is te verwaarlozen.

ok, maar dat beantwoord de vraag niet.

Xilvo schreef: ↑zo 17 dec 2023, 12:37
Het verschil is dat er geen veertjes tussen de gasmoleculen zitten. Tussen botsingen hebben ze geen enkele invloed op elkaar.

Maar toch kun je het high level beschrijven met veertjes, immer gas wat je samendrukt gedraagt zich al een veer. De vraag is dus of je kunt begrijpen waarom laag frequente golven dan minder dempen dan hoogfrequente.

HansH schreef: ↑zo 17 dec 2023, 13:15 Maar toch kun je het high level beschrijven met veertjes, immer gas wat je samendrukt gedraagt zich al een veer. De vraag is dus of je kunt begrijpen waarom laag frequente golven dan minder dempen dan hoogfrequente.

Als je het over lage frequenties hebt kun je het (min of meer) als een massa-veer systeem beschouwen. Als de golflengte in de buurt van de vrije weglengte komt kan dat niet. Dat heeft niets met de eerder genoemde demping te maken. Dir treedt al bij veel lagere frequenties op. Onder andere door viscositeit, dus wrijving waarbij geluidsenergie in warmte wordt omgezet.

maar viscositeit moet op de een of andere manier te herleiden zijn tot diezelfde botsingen tussen de gasmoleculen. daarbij moet dus golfenergie op de een of andere manier omgezet worden in random snelheid van gasdeeltjes.

Viscositeit modelleer je door verschillende laagjes die boven elkaar bewegen in richting x. De snelheid verschilt in functie van de y coördinaat. Deeltjes bewegen in de y richting en dit zorgt voor een transport van 'impuls in de x richting' in de y richting. Het gevolg is een schuifspanning tussen de verschillende lagen.