Schall schneller als Luftmoleküle

Wissenschaft Physik
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Hallo Michael

Das zum Beispiel?
„Der elektrische Strom breitet sich in einem Leiter annähernd
mit Lichtgeschwindigkeit aus, obwohl die mittlere
Driftgeschwindigkeit von Elektronen in der Größenordnung von
Millimetern pro Sekunde liegt.“

Ja, nur hiermit ist es noch drastischer.

Was ist daran falsch?

Du hast gefragt, warum der Schall eine Geschwindigkeit von 340
m/s haben kann, obwohl die Teilchen sich (angeblich!) nur mit
einer Geschwindigkeit von 290 m/s bewegen. Ich habe Dir
erklärt, warum diese Überlegung falsch ist.

Im Obigen ist ganz klar eine sehr weitreichende Fernwirkung im Spiel.
Willst Du sagen, dass es bei den Luftmolekülen auch eine Fernwirkung
gibt, die erheblich über über den Molekülradius hinausreicht, sodass
schon weit vor der Stoß-Berührung eine Wirkung einsetzt?

Gruß, Manfred

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Hallo!

Im Obigen ist ganz klar eine sehr weitreichende Fernwirkung im
Spiel.
Willst Du sagen, dass es bei den Luftmolekülen auch eine
Fernwirkung
gibt, die erheblich über über den Molekülradius hinausreicht,
sodass
schon weit vor der Stoß-Berührung eine Wirkung einsetzt?

Nein, natürlich nicht.

Aber vielleicht könntest Du endlich mal den Abschnitt durchlesen, der sich ganz konkret mit Deiner Frage beschäftigt, nämlich mit der Frage, warum 517 größer ist als 340.

Michael

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Hallo Michael

Willst Du sagen, dass es bei den Luftmolekülen auch eine
Fernwirkung
gibt, die erheblich über über den Molekülradius hinausreicht,
sodass
schon weit vor der Stoß-Berührung eine Wirkung einsetzt?

Nein, natürlich nicht.

Aber vielleicht könntest Du endlich mal den Abschnitt
durchlesen, der sich ganz konkret mit Deiner Frage
beschäftigt, nämlich mit der Frage, warum 517 größer ist als
340.

Du meinst wohl das:
„In kurzen Worten: In der Luft gibt es genügend Teilchen, die schnell genug sind, um den Schall weiter zu tragen.“

Du willst also damit sagen, dass beim Schall, der aus vielen Schallimpulsen
besteht, jeder Schallimpuls nicht die nächsten Moleküle nimmt, wie sie kommen
gemäß ihrer Geschwindigkeits-Verteilung, sondern überwiegend die schnelleren
Moleküle zum Transport benutzt?!
Willst Du das damit sagen?

Gruß, Manfred

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korrektur

Sie stoßen und ziehen.
Insofern können schon fernwirkungen entstehen.

das will ich zurücknehmen…das stümmt nich

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v(rms) ca. 1.5 * SG
damit ich mich jetzt nicht in euer Gespräch mische…

die Molekülgeschwindigkeit ist nicht Ursache des Schalls, sondern sie ist Ursache der Temperatur. Temperatur bedeutet kinetische Energie von Teilchen. Die Moleküle bewegen sich immer mit hohen Geschwindigkeiten. Die Bewegung nehmen wir in Form von Druck und Reibung als Wärme war. Die Teilchen geben also ihre Energie über Impulse an uns weiter - uns wird warm. Auch wenn kein Schall vorhanden ist, bewegen sich diese Moleküle mit solch hohen und völlig unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die Temperatur ist ein Maß für die Teilchengeschwindigkeit und die ist bei 300K sehr hoch.

Eine Schallwelle nutzt nun diese Teilchengeschwindigkeit, aber nur insofern, als dass die Schnelligkeit der Teilchen der Weiterhabegeschwindigkeit oder der Weitergabebereitschaft dient. Je mehr deine Frau um sich schlägt, desto schneller rennst du. Du rennst aber nicht so schnell wie sie schlägt.
Ein Schallwelle entsteht, wenn etwas vibriert. Bringt du etwas in eine bestimmte Frequenz(20-16.000Hz), kannst du es hören. In dem Moment bringt dieses etwas(Triangel) die Luft in Bewegung. Die Luft bewegt sich dann in, wie ich es oben ausdrückte, Molekülpaketen der Größe von 20mm bis 17m je nach Frequenz/Tonhöhe. Und DIESE Schwingungen hört man. Genau das ist die Bewegung, die das Ohr als Schall wahrnimmt. Diese Schwinggeschwindigkeit ist nicht die Molekülgeschwindigkeit, sondern die Geschwindigkeit des schwingenden 20mm-17m-Luftpaketes. Je größer die Auslenkung, desto lauter. Je öfter die das Amplitudenmaximum pro Sekunde das Ohr erreicht, desto höher der Ton.
Je größer nun die Temperatur, also die kinetische Energie und somit die Teilchengeschwindigkeit ist, desto größer ist auch die Schallgeschwindigkeit, weil nun die Teilchen ihre Energie innerhalb der Welle schneller an ihren Nachbarn abgeben. Es liegt also vor allem an der erhöhten Abgabebereitschaft der Teilchen, dass sich die SG erhöht.
Die Temperatur ist ein Maß, welches man in die SG-Berechnung einbeziehen kann - die Teilchengeschwindigkeit kann man nicht wirklich mathematisch vektoriell dafür nutzen, sondern muss Faktoren einführen, die eine Umrechnung erlauben. Es heißt, SG ist ca. v(rms)/1.5 - aber das ist nur eine Faustformel.

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Hallo!

Du willst also damit sagen, dass beim Schall, der aus vielen
Schallimpulsen
besteht,

Was sind „Schallimpulse“?

jeder Schallimpuls nicht die nächsten Moleküle nimmt,
wie sie kommen
gemäß ihrer Geschwindigkeits-Verteilung, sondern überwiegend
die schnelleren
Moleküle zum Transport benutzt?!
Willst Du das damit sagen?

Willst Du mich unbedingt missverstehen?

Schall ist kein Dominospiel auf Molekülebene. Schall wird nicht durch den individuellen Stoß von Gasmolekülen weitergegeben. Die mittlere freie Weglänge von Gasteilchen liegt in der Größenordnung von 100 Nanometer, die Wellenlänge von Schall ist ungefähr 10 Millionen mal größer. Schall ist ein Wechselspiel von Kompression und Expansion eines Gases. Die Geschwindigkeit der Gasmoleküle spielt nur insofern eine Rolle, als sie den Energietransport dieser Welle gewährleisten können muss. Ob die Energie von schnellen oder von langsamen Gasteilchen transportiert wird, ist ihr herzlich egal. Fakt ist, dass es nichts gibt, was die Energie daran hindern könnte, sich mit Schallgeschwindigkeit (oder sogar mit größerer Geschwindigkeit) auszubreiten.

Michael

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Willst Du mich unbedingt missverstehen?

Wusste ich doch, dass wir uns nicht verstehen werden. Es war dumm von mir,
mich auf eine Diskussion mit Dir einzulassen.

Also lassen wir es sein.

Gruß, Manfred

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Es war
dumm von mir,
mich auf eine Diskussion mit Dir einzulassen.

Wo ist das Verständnisproblem? An welcher Stelle sagst du, dass das nicht sein kann?

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Ich will es so ausdrücken:
Im Gegensatz zu - offenbar Michael - bin ich der festen Überzeugung, dass
das Verhalten der Gesamtheit der Luftmoleküle die Summe ist des Verhaltens
der Einzelmoleküle.

Gruß, Manfred

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

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das Verhalten der Gesamtheit der Luftmoleküle ist die Summe
des Verhaltens
der Einzelmoleküle.

wie stellst du dir eine schallwelle vor? oder wie stellst du dir die bewegung der gasteilchen vor?

doofe frage: wieso eigentlich wurzel3 und nicht wurzel2 ?

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Hallo!

Für diejenigen, die noch mitlesen und die Vorgeschichte nicht kennen: Manfred glaubt eine Herleitung der barometrischen Höhenformel gefunden zu haben, die ohne Differenzialgleichungen auskommt. Diese setzt jedoch voraus, dass die Schallgeschwindigkeit mit irgendeiner Teilchenbewegung zusammenhängt. Dieser Zusammenhang ist so leider nicht gegeben. Manfreds weigert sich daher beharrlich die Physik zu akzeptieren, weil sie seine (falsche!) Herleitung nicht ermöglicht.

Und jetzt zu Manfred:
Ich weiß, dass Du die Diskussion mit mir abgebrochen hast.

Ich will es so ausdrücken:
Im Gegensatz zu - offenbar Michael - bin ich der festen
Überzeugung, dass
das Verhalten der Gesamtheit der Luftmoleküle die Summe ist
des Verhaltens
der Einzelmoleküle.

Es gibt Eigenschaften von Gasen, die einzelne Moleküle nicht haben. Dazu zählen z. B. Temperatur, Druck, Kompressibilität, Dichte, … Und dazu zählt auch die Schallausbreitung.

Du ziehst es jedoch nach wie vor vor, über irgendwelche Nebenkriegsschauplätze zu diskutieren, statt Dir Gedanken über den Kern meines Postings zu machen.

Du gehst so vor: Du berechnest eine Geschwindigkeit v über die kinetische Energie: Ekin = 1/2 m v² = 3/2 kT (für das einatomige Gas). Die Geschwindigkeit v ist diejenige, die für die mittlere kinetische Energie der Teilchen steht.

Noch haarsträubender wird der zweite Punkt. Du sagst, dass sich bei einem Teilchen im Mittel diese Geschwindigkeit auf die drei Raumrichtungen aufspaltet: v² = vx² + vy² + vz² = 3 vi². (Aus dieser Formel stammt die Wurzel(3), nach der chatairliner gefragt hat).

Beide Überlegungen sind für sich genommen richtig, aber der Schluss, den Du daraus ziehst, ist grottenfalsch: Du tust so, als gäbe es kein Teilchen, das eine größere Geschwindigkeit als vi hätte.

Dahingegen ist der Geschwindigkeitsbetrag bei einem sehr großen Teil der Teilchen größer als v. Und selbst wenn alle Teilchen die Geschwindigkeit v hätten, dann wäre die x-Komponente bei einem Drittel der Teilchen größer als vi.

Zu behaupten, die Teilchen wären zu langsam, um den Schall weiterzutragen, ist schlicht und ergreifend falsch.



Gruß und so long,
Michael

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… Du tust so,
als gäbe es kein Teilchen, das eine größere Geschwindigkeit
als vi hätte.

Um Himmels Willen, Michael, wie kannst Du mich nur DERART missverstehen.
Und das ist beileibe nicht das einzige Missverständnis.
Lass es sein, ich werde nicht mehr mit Dir diskutieren - ich hätte es eigentlich
wissen müssen.

Manfred

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doofe frage: wieso eigentlich wurzel3 und nicht wurzel2 ?

Weil der Raum 3 Dimensionen und nicht 2 Dimensionen hat.

Gruß, Manfred

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doofe frage: wieso eigentlich wurzel3 und nicht wurzel2 ?

Weil der Raum 3 Dimensionen und nicht 2 Dimensionen hat.

ich muss zugeben, dass es schwierig ist, zu diskutieren, wenn nur eine seite ständig erklärt(oder es zumindest versucht) und die andere immer nur 2 sätze schreibt.
du darfst ruhig mehr schreiben. dafür ist das forum da.