下記の件についてお願いします。わかる所のみでもかまいません。
・水中(純水)における音速の式(大気圧、0℃~40℃)←できる限り正確な式 お願いします
・数mの高さの水柱の底面より音波を発した場合、圧力など変化して音速が変わっ てくると思うのですが、そんな要因を考慮した音速の式
・水道水中における音速の式、または純水中との音速の差(0℃~40℃)   (水柱の場合についての式がわかればなお嬉しいのですが・・・)
・音速の測定方法または装置の詳細(高精度、液中)

以前水中の音速についての質問があったと思うのですが、結構急ぎなのでなるべく詳しく教えていただけると大変ありがたいです。

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A 回答 (4件)

水道水,イオン交換水,脱気水(沸騰させて空気を抜いた物),いずれも測定してみると1/100000程度の差しかありません.


淡水であれば池の水でも同じと考えて良いと思います.
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この回答へのお礼

ありがとうございます。かなり参考になりました。

お礼日時:2001/05/23 23:50

QNO.31956の回答者です.圧力下の音速については文献がありますが,日本語のものとしては,日刊工業新聞社刊,超音波技術便覧,p.1203-1204頁に表にまとめられています.1,2気圧程度ですと,つまり,10-20m程度の水柱でしたらほぼ大気圧下の音速と考えて良いでしょう.音速の測定法も同書に紹介されています.水の音速については同書の値は0.5m/s程度大きいものが載っています.


いずれにしてもどの程度の精度が必要かで事情は変わってきます.0.03%程度良ければ音速値についても超音波技術便覧でOKです.
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この回答へのお礼

ありがとうございます。大変役に立ちました。そして助かりました。
便覧にはいくつかの実験式が載っていますがGreenspan-・・・の式が0℃~40℃の間でもっとも正確と考えていいのでしょうか。それと、ここでいう水とは水道水と置き換えても差し支えないでしょうか。もし違っていましたら、お手数ですが補足願います。

お礼日時:2001/04/19 22:15

直接の回答ではありませんが,御質問中に書かれている以前の質問とは,「QNo.31956 水中での音速(水中での音速について教えていただきたいことがあります.・・・」の事でしょうか。



参考 URL に挙げておきますので,これに対する回答も参考にして下さい。

参考URL:http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=31956
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回答でなくて申し訳ないのですが、、



理論物理学教程「流体力学2」第8章”音”:ランダウ・リフシッツ=訳 竹内均(東京図書)

に確か載っているかも知れません。青と白の本で理工書のコーナーがある所ならどこの本屋や図書館にもあると思います。しかし、式が多すぎてlia-yukoさんが知りたい式がどれがどれにあたるのかよく分かりません。333(前後)ページあたりでしょうか?

しかし、水道管なら水理学(土木工学)の演習書とかにのっていると思うんですが。そっちでも探してみてください。
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http://www.kurims.kyoto-u.ac.jp/~kyodo/kokyuroku/contents/pdf/1524-9.pdf  p58 熱伝導の限界
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100℃の湯と0℃の水を、くっつけた場合、
>複雑な無限級数を計算して その温度の極限値が 100℃であることを示した
とあります。
どんな、無限級数なのか興味があります。
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もちろん、熱はA→Bと移って行きますね。
このとき、(Aが失った熱量)=(Bが得た熱量)が成り立つ・・・という事でしたね(^^)
また、熱量Qは、Q=m・c・ΔT  m:物体の質量 c:物体の比熱 ΔT:物体の温度変化の大きさ
でしたから、水の比熱をcとすると
90℃のお湯が失う熱量:m・c・(90℃ - 30℃)=60mc  m:90℃のお湯の質量
0℃の水が得る熱量:M・c・(30℃ - 0℃)=30Mc
ですね(^^)
したがって、熱量保存の法則より
60mc = 30Mc
∴M/m = 60/30 = 2 倍
と出てきます(^^v)

で、この問題なのですが、お湯と水が「混ざってしまう」と考えると、なんだか分からなくなってしまいます。
だから、「混ざってしまう」と考えずに、90℃のお湯の”かたまり”と0℃の水の”かたまり”が接触していると見るといいですよ(^^)
つまり、温度の違う立方体が接触している・・・みたいなイメージを思い浮かべると言うことです。

参考になれば幸いです(^^)

まず、この問題は「熱量保存(の法則)」を用います。
熱量保存の法則とは、高温の物体Aと低温の物体Bを接触させると、
もちろん、熱はA→Bと移って行きますね。
このとき、(Aが失った熱量)=(Bが得た熱量)が成り立つ・・・という事でしたね(^^)
また、熱量Qは、Q=m・c・ΔT  m:物体の質量 c:物体の比熱 ΔT:物体の温度変化の大きさ
でしたから、水の比熱をcとすると
90℃のお湯が失う熱量:m・c・(90℃ - 30℃)=60mc  m:90℃のお湯の質量
0℃の水が得る熱量:M・c・(30℃ - 0℃)=30Mc
ですね(^^)...続きを読む

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現在最も信頼されている水の音速値は下記の論文とされています.

W.Kroebel and K.H.Mahrt,Recent results of absolute sound volosity
Measurement in pure water and sea water at atmospheric pressure,Acustica,Vo.35,pp.154-164,1976

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