Velocidade do som pela temperatura

Velocidade do som vs temperatura do ar

Para ar seco ao nível do mar, a velocidade do som segue v = 331,3 + 0,606 · T(°C) m/s. A 20 °C ≈ 343 m/s; a 0 °C ≈ 331 m/s; a -50 °C (cruzeiro comercial típico) ≈ 297 m/s. A equação geral para gás ideal é v = √(γ·R·T / M), em que γ=1,4 para o ar diatômico, R=8,314 J/(mol·K), M=0,029 kg/mol e T é em kelvin. Mach 1 varia com altitude e temperatura: um caça a Mach 1 ao nível do mar é mais rápido (em termos absolutos) do que a 11 km de altitude.

Aplicações

Usada em aviação supersônica (limites de estampido sônico dependem da velocidade local do som), sonar (na água o som viaja ~1480 m/s — muito mais rápido que no ar), acústica musical (instrumentos de sopro reafinam à medida que a sala aquece) e sismologia (velocidades de ondas P e S inferem temperatura e composição do interior da Terra).

Perguntas frequentes

Por que ar frio reduz a velocidade do som? A velocidade depende de √T (temperatura absoluta). Moléculas frias se movem mais devagar e transmitem pulsos de pressão menos rapidamente.

A fórmula linear é precisa? Dentro de ±0,5% entre -20 °C e +40 °C — faixa típica de acústica ao nível do solo. Fora disso, use a forma √(γRT/M).

A pressão importa? Não — para gás ideal, a velocidade do som depende apenas da temperatura e da composição do gás, não da pressão.

Por que Mach 1 é menor em altitude? Porque o ar é mais frio. A 11 km de cruzeiro (-56 °C), Mach 1 ≈ 295 m/s contra 343 m/s ao nível do mar.