Schallkennimpedanz
Die Schallkennimpedanz, auch akustische Feldimpedanz oder spezifische Schallimpedanz genannt, ist zusammen mit der akustischen Flussimpedanz und der mechanischen Impedanz eine der drei in der Akustik benutzten Impedanzdefinitionen. Die Schallkennimpedanz Z ist die spezifische Impedanz, die man als Wellenwiderstand des Mediums bezeichnet.
Die Schallkennimpedanz ist eine physikalische Größe und definiert sich über das Verhältnis von Schalldruck zu Schallschnelle. Ihr Formelzeichen ist ZF und ihre abgeleitete SI-Einheit ist Ns/m3. Schallwellenwiderstand oder Schallwiderstand sind veraltete Bezeichnungen für die Schallkennimpedanz. Wird manchmal auch unglücklich Wellenwiderstand oder Schallhärte genannt.
Sie berechnet sich aus:
Hierbei stehen die einzelnen Formelzeichen für folgende Größen:
- p - Schalldruck in Pascal Pa
- v - Schallschnelle in m/s
- J - Schallintensität in Joule J = N·m = W·s
- F - Kraft in Newton N
- ρ (rho) - Luftdichte in kg/m³
- c - Schallgeschwindigkeit in m/s = Schallausbreitungsgeschwindigkeit -beschreibt die Ausbreitung der Druckwelle von Teilchen zu Teilchen)
- ZF - Schallkennimpedanz in N·s/m3.
Obige Gleichung zeigt, dass das Produkt aus Luftdichte und Schallgeschwindigkeit gleich der Schallkennimpedanz ist und damit bei einer ebenen Schallwelle in der Luft räumlich und zeitlich konstant ist. Dieser Zusammenhang wird auch das „Ohmsche Gesetz der Akustik“ genannt. In Analogie zum Ohmschen Gesetz der Elektrotechnik steht der Schalldruck für die elektrischen Spannung U, die Schallschnelle für die elektrischen Stromstärke I und die Schallkennimpedanz ZF für den Ohmschen Widerstand R.
| Inhaltsverzeichnis |
Temperaturabhängigkeit
Für Luft beträgt die Schallkennimpedanz ZF = 413 Ns/m3 bei 20 °C oder 410 Ns/m3 bei 25 °C. Wie man erkennt, ist diese Größe stark temperaturabhängig.
| Temperatur T in °C | Schallgeschwindigeit c in m/s | Dichte ρ in kg/m3 | Kennimpedanz ZF in Ns/m3 |
|---|---|---|---|
| -10 | 325,4 | 1,341 | 436,5 |
| -5 | 328,5 | 1,316 | 432,4 |
| 0 | 331,5 | 1,293 | 428,3 |
| 5 | 334,5 | 1,269 | 424,5 |
| 10 | 337,5 | 1,247 | 420,7 |
| 15 | 340,5 | 1,225 | 417,0 |
| 20 | 343,4 | 1,204 | 413,5 |
| 25 | 346,3 | 1,184 | 410,0 |
| 30 | 349,2 | 1,164 | 406,6 |
Materialabhängigkeit
| Material | ρ in kg/m3 | c in m/s | ZF in Ns/m3 |
|---|---|---|---|
| Luft (bei 1 bar und 20 °C) | 1,204 | 343,4 | 413,5 |
| Wasser (bei 10 °C) | 1000 | 1440 | 1 440 000 |
| Stahl | ca. 7500 | ca. 6000 | ca. 45 000 000 |
Weitere Schallbegriffe
- Schallauslenkung
- Schallausschlag
- Schallbeschleunigung
- Schallenergiedichte
- Schallleistung
- Schallfeldgröße
- Schallenergiegröße
- Schalldruckamplitude
Oder auch die Pegel:
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