Physik & Technik

Schallgeschwindigkeit

Schätze die Schallgeschwindigkeit in trockener Luft anhand der Temperatur. Das Modell und sein Gültigkeitsbereich werden offen angegeben.

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Schallgeschwindigkeit im trockenen Luftmodell

Schall ist eine mechanische Welle. Seine Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt vom Medium und dessen Zustand ab. In Luft beeinflusst vor allem die Temperatur die Geschwindigkeit; Feuchtigkeit und Zusammensetzung spielen ebenfalls eine Rolle.

So gibst du die Werte ein

Gib die Lufttemperatur in Grad Celsius zwischen −50 und +50 °C ein. Der Rechner wandelt sie in Kelvin um und verwendet ein ideales Gasmodell für trockene Luft. Weitere Eingaben für Feuchtigkeit, Luftdruck oder Gaszusammensetzung gibt es nicht. Ein Wert von 20 °C ergibt ungefähr 343 m/s. Das ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer kleinen Schallstörung im angenommenen Medium und keine Messung der aktuellen Bedingungen vor Ort.

Formel und Rechenweg

c = √(γ × R × T), mit γ = 1,4, R = 287,05 J/(kg·K) und T = Temperatur in °C + 273,15. Das Ergebnis c ist in m/s.

Ein Beispiel aus der Praxis

Bei Raumtemperatur liegt die Schallgeschwindigkeit in Luft ungefähr bei 343 m/s. Ein Schallweg von einem Kilometer dauert damit ungefähr drei Sekunden.

Werte zum Nachschlagen

Ausgangswert / BegriffErgebnis / Bedeutung
20 °C, trockene Luftungefähr 343 m/s
Echo nach ca. 2 sungefähr 343 m Entfernung

Darauf solltest du achten

Das Luftmodell darf nicht für Wasser oder feste Materialien verwendet werden. Bei einem Echo durchläuft der Schall Hin- und Rückweg: Die Entfernung zum Hindernis ist deshalb nur die halbe Schallwegstrecke.

Einordnung für die Praxis

Bei einer Echoabschätzung musst du den Hin- und Rückweg beachten. Hörst du unter passenden Bedingungen nach einer Sekunde ein Echo, hat der Schall insgesamt etwa 343 Meter zurückgelegt; das Hindernis wäre ungefähr 171,5 Meter entfernt. Dabei wird eine gleichbleibende Lufttemperatur entlang des gesamten Weges angenommen. Temperaturunterschiede, Wind und ein nicht eindeutig erkennbarer Reflexionsweg können eine solche Abschätzung verändern. Bei der Angabe „Mach 1“ geht es ebenfalls um die lokale Schallgeschwindigkeit und damit um die jeweiligen Umgebungsbedingungen. Der Temperaturrechner auf dieser Seite überträgt sein Luftmodell nicht auf Wasser, Metall oder andere Stoffe.

Passend dazu: Die verwendete Temperatur zwischen Skalen umrechnen.

KURZ ERKLÄRT

Häufige Fragen

Warum bewegt sich Schall in warmer Luft schneller?

Im verwendeten Gasmodell steigt die Geschwindigkeit mit der Quadratwurzel der absoluten Temperatur.

Funktioniert das Ergebnis auch unter Wasser?

Nein. Wasser benötigt andere Stoffparameter und ein anderes Modell.

TRANSPARENZ

Grundlagen & Annahmen

Die Beispiele gelten unter den im Rechenweg beschriebenen Voraussetzungen. Zusätzliche Modellannahmen stehen direkt beim Ergebnis.

Inhalt zuletzt geändert: . Mehr zur Methodik

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