Schallgeschwindigkeit

Die Schallgeschwindigkeit ist diejenige Geschwindigkeit, mit der sich Schallwellen in einem Medium fortpflanzen. Sie ist grundsätzlich abhängig vom Medium und der Temperatur.

Die drei Medien sind Gase, Flüssigkeiten und Festkörper. Diese unterscheiden sich in Dichte, Elastizität und Teilchenmasse. Der Einfluss dieser Faktoren lässt sich mithilfe des Teilchenmodells erklären. Je dichter ein Medium ist, an desto mehr Teilchen muss pro Längeneinheit eine Schwingung übertragen werden. Die Schallgeschwindigkeit nimmt also mit steigender Dichte des Mediums ab. Die Elastizität eines Materials ist ein Grad für seine Fähigkeit, sich nach einer Verformung in die ursprüngliche Form zurückzubewegen. Übertragen auf die Teilchenebene bedeutet das die Rückstellung von Teilchen auf ihre Ausgangsposition. Mit je größerer Geschwindigkeit dieser Prozess der Rückstellung erfolgt, desto höher ist die Schallgeschwindigkeit. Bleiben wir im Teilchenmodell. Auch die Masse von Teilchen ist relevant, weil aufgrund der Trägheit mehr Energie benötigt wird, um ein Teilchen in Schwingung zu versetzen, je schwerer es ist, womit abnehmende Schallgeschwindigkeit einhergeht.

Die Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Temperatur lässt sich dadurch erklären, dass Schwingungen schneller an benachbarte Teilchen weitergegeben werden können, wenn die Bewegungsenergie der Teilchen, welche mit der Temperatur zunimmt, höher ist.

Es gibt auch andere Faktoren, welche die Schallgeschwindigkeit beeinflussen, auf die allerdings nicht näher eingegangen werden soll. Luftfeuchtigkeit und Frequenz sind vernachlässigbar, der Druck spielt nur unter bestimmten Bedingungen eine Rolle und die Erläuterung der physikalischen Relevanz des Wellentyps (in Festkörpern muss Schall sich nicht zwingend als Longitudinalwelle ausbreiten) würde zu weit führen.

Allgemein lässt sich vereinfacht sagen, dass die Schallgeschwindigkeit in Festkörpern am höchsten und in Gasen am niedrigsten ist.

Eine hohe raumakustische Bedeutung hat sie für den Nachhall. Je größer sie ist, desto kürzer ist die Nachhallzeit.