متوسط - التربيعي تتحرك ،

سرعة الصوت في الهواء يعتمد قانون الغاز المثالي على صورة بسيطة للغاز كعدد كبير من الجزيئات التي تتحرك بشكل مستقل عن بعضها البعض، باستثناء التصادمات بين الحين والآخر مع بعضها البعض أو مع جدران حاوياتها. عندما تصطدم، يحدث الاصطدام مع أي خسارة صافية للطاقة - وهذا هو، هو تصادم مرنة. ويتوقع نموذج الغاز المثالي أن تكون سرعة الصوت في غاز نقي حيث يكون 947 هو ثابت الأدياباتيك (ويشار إليه أيضا بالأس أدياباتيك، ونسبة الحرارة المحددة، أو الأسنتروبيك أس) للغاز، الذي في درجة حرارة الغرفة يعتمد ومعظمها على شكل جزيء، وسوف يكون لها قيمة أكبر قليلا من 1، P هو الضغط المطلق للغاز، و 961 هو كثافة الغاز. وباستخدام قانون الغاز المثالي، فإن الفلتر النانوي الكهروضوئي (مع n ثابت، وهو عدد جزيئات الغاز ثابت)، يمكن إعادة كتابة المعادلة أعلاه حيث إن T هي درجة الحرارة على نطاق مطلق (مثل كلفن)، M هي كتلة واحد جزيء الغاز، و ك ب هو ثابت بولتزمانز الذي يحول وحدات درجة الحرارة المطلقة إلى وحدات الطاقة. لاحظ أنه إذا كان نموذج الغاز المثالي هو نموذج جيد للغاز الحقيقي، ثم يمكنك أن تتوقع، لأي غاز معين، أنه لن يكون هناك الاعتماد على الضغط لسرعة الصوت. هذا هو لأنه كما يمكنك تغيير ضغط الغاز، وسوف أيضا تغيير كثافة من قبل نفس العامل. سرعة الصوت سيكون لها اعتماد كبير جدا على درجة الحرارة وعلى كتلة الجزيئات التي تشكل الغاز. لمقارنة سرعة الجذر متوسط ​​مربع (أو جذر متوسط ​​التربيع) جزيئات في الغاز المثالي، وهو متوسط ​​مناسب لسرعة الجزيئات في الغاز، ويعطى من قبل ومنذ عام 947 هو عادة بين 1.2 و 1.7، يمكنك أن ترى أن متوسط سرعة الجزيئات ترتبط ارتباطا وثيقا سرعة الصوت، وسوف تكون أكبر قليلا فقط. بالنسبة للهواء النموذجي في ظروف الغرفة، يتحرك جزيء المتوسط ​​عند حوالي 500 مللي ثانية (حوالي 1000 ميل في الساعة). لاحظ أن سرعة الصوت يتم تحديدها إلى حد كبير من قبل مدى سرعة الجزيئات تتحرك بين الاصطدامات، وليس على عدد المرات التي تجعل الاصطدامات. ويرجع ذلك إلى عدم فقدان الطاقة أثناء الاصطدامات. التصادمات لا تبطئ الأمور ولكن ببساطة عشوائيا الحركة - الذي كان بالفعل عشوائي تماما. في درجات حرارة أعلى جزيئات لديها المزيد من الطاقة و تتحرك بشكل أسرع مما كانت عليه في درجات الحرارة المنخفضة، وبالتالي سرعة الصوت في درجات حرارة أعلى أسرع من في درجات الحرارة المنخفضة. بالنسبة للهواء، وهو خليط من الجزيئات، ستحتاج إلى استخدام قيم متوسطة للكتلة الثابتة والكتلة الجزيئية. الهواء هو في الغالب N 2 و O 2. والتي هي على حد سواء جزيئات ذرية ثنائية بسيطة مع نفس الجماهير تقريبا. سوف ثابت ثابت أدياباتيك تكون قريبة جدا من 1.4 لكلا الجزيئات لمجموعة واسعة من درجات الحرارة بالقرب من درجة حرارة الغرفة (الرسم البياني). وبالتالي فإن ثابت أدياباتيك سيكون أيضا على مقربة من 1.4 للهواء. ويعتمد متوسط ​​الكتلة الجزيئية على تركيبة الهواء التي تتغير قليلا، على سبيل المثال بسبب التغيرات اليومية في الرطوبة النسبية. ل 100 الرطوبة النسبية في ظل ظروف الغرفة العادية، حوالي 2 من جزيئات الهواء هي جزيئات الماء. منذ كتلة جزيء الماء هو تقريبا نصف ذلك من الأكسجين أو جزيء النيتروجين، وأكبر من الرطوبة وانخفاض كثافة الهواء لنفس الضغط ودرجة الحرارة. في أو بالقرب من درجة حرارة الغرفة جزء من الهواء الذي هو الماء الصغيرة، وبالتالي فإن تأثير لن تكون كبيرة. ويمكن توقع بعض الاختلافات الصغيرة جدا بالنسبة للتغيرات الأخرى في محتوى الهواء، كما هو الحال في محتوى ثاني أكسيد الكربون. جزيئات ثاني أكسيد الكربون هي حوالي 50 أثقل من جزيئات O 2 و N 2 وهكذا سوف تزيد من الكثافة. جزء من الهواء الذي هو ثاني أكسيد الكربون هو صغير جدا (0.04) أن الآثار الناجمة عن ثاني أكسيد الكربون هي صغيرة جدا كذلك. أما بالنسبة للهواء المطرود من الرئتين البشرية، فإن تركيز ثاني أكسيد الكربون هو عادة من 4 إلى 5، مع انخفاض مماثل في تركيز O 2، ويمكن أن يسبب تأثيرات مماثلة للتغيرات في الرطوبة. إن الاعتماد على درجة الحرارة والتغير في الكثافة بسبب التغيرات في التركيب، وهذا الأخير تقريبا تقريبا بسبب التغيرات في الرطوبة، هي إلى حد بعيد اثنين من أكبر أسباب الاختلافات في سرعة الصوت في الهواء. ومع ذلك، لاحظ أن الرطوبة عادة ما تعبر عنها كنسبة مئوية من أقصى تركيز للهواء. قد يتغير هذا الحد الأقصى مع الشروط. ما يهم لسرعة الصوت هو جزء من جزيئات الهواء التي هي الماء (أي جزء المولي). سوف جزء المولي المقابلة ل 100 الرطوبة تعتمد على درجة الحرارة والضغط (انظر الرسم البياني). وبالتالي قد يكون هناك اعتماد واضح على الضغط عندما يتم التعبير عن محتوى الماء في نسبة الرطوبة النسبية بدلا من جزء المولي. على سبيل المثال، إذا كنت تأخذ 20 درجة مئوية الهواء في 1 أتم و 100 الرطوبة وإزالة نصف الجزيئات، في نهاية المطاف مع الهواء في 0.5 أتم وحوالي 50 الرطوبة النسبية، وليس 100 الرطوبة. وبالتالي للنظر في التغييرات الناجمة فقط عن التغيرات في الضغط، وليس التركيب الجزيئي، وكنت بحاجة لمقارنة الهواء في 1 أجهزة الصراف الآلي و 100 الرطوبة مع الهواء في 0.5 أتم و 50 الرطوبة. هناك بعض الآثار الصغيرة إضافية تتعلق بتفاصيل تبادل الطاقة بين الجزيئات. هذه الآثار تؤدي إلى سلوك الغاز غير المثالي. على وجه الخصوص، فإنها يمكن أن تسبب انقطاع الطاقة السليمة (أي، يتم تحويل الطاقة الصوت إلى طاقة حرارية). في الظروف الجوية العادية، والآثار على سرعة الصوت هي صغيرة جدا، ولكن يمكن أيضا أن تؤدي إلى اختلافات صغيرة جدا في سرعة الصوت مع التردد. وللاطلاع على مناقشة شاملة لهذه الآثار وغيرها، انظر المرجع أدناه. وفيما يلي بعض الرسوم البيانية التي توضح كيفية سرعة الصوت في الهواء الحقيقي يعتمد على درجة الحرارة والضغط والرطوبة والتردد. وترد بيانات هذه الرسوم البيانية من الجداول الواردة في المرجع أدناه. لاحظ أن الضغط 0.5 أتم يتوافق مع ارتفاع أقل من 6،000 م (20،000 قدم) فوق مستوى سطح البحر و 20 درجة مئوية هو درجة حرارة الغرفة (20.00 س C3373 K). التغيرات اليومية في الضغط الجوي الناجم عن الطقس هي حوالي زائدة أو ناقص 5 (مثلا من حوالي 0،95 إلى 1،05 من الغلاف الجوي عند مستوى سطح البحر). توضيح جذر متوسط ​​التربيع الجهد والتيار مجموع المربعات 396 متوسط ​​المربعات 3968 تقريبا 50 مع فترات أكثر من متوسط ​​جذر متوسط ​​التربيع (قيمة الذروة) قيمة الذروة الراديكمية 1.41 0.707 قيمة الذروة 2 بالنسبة لأولئك الذين هم على دراية الرسوم البيانية من وظائف جيب وجيب التمام، ثم يمكن محاولة الأسلوب جبري التالية. يعتمد تأثير التسخين على I 2 R. وبالتالي فإن متوسط ​​I 2 مطلوب وليس متوسط ​​I. للعثور على قيمة رمز، تحتاج إلى متوسط ​​قيمة سين 2 مع تشغيل الوقت و تشغيله. الرسم البياني للخطيئة أوميغات والرسم البياني من أوميغات كوس تبدو هي نفسها، باستثناء التحول من الأصل. لأنها هي نفس النمط، الخطيئة 2 أوميغات و كوس 2 أوميغات لها نفس المتوسط ​​مع مرور الوقت. ولكن الخطيئة 2 أوميغات كوز 2 أوميغات 1. ولذلك يجب أن يكون متوسط ​​قيم أي منهما 12. ولذلك يجب أن تكون قيمة جذر متوسط ​​التربيع i o سينوميغا t i o radic2 قيمة رمز جذر 0.707 أضعاف قيمة الذروة، 1.41 أضعاف قيمة الفولتميتر يظهر. قيمة ذروة 230 فولت الرئيسي هو 325 V. 3 بدلا من ذلك: رسم رسم بياني من الخطيئة 2 ثيتا. قطع الرسم البياني في نصف وتحويل نصف رأسا على عقب، أو نسخ على الشفافية وتناسب معا. وتتناسب النصفتان معا تماما، وتبين أن القيمة المتوسطة هي 12. 4 لاحظ أنه عند استخدام أس غير مصحح أس من إمدادات الطاقة بسيطة، تقدير الطاقة التي تم الحصول عليها عن طريق ضرب قراءات لفائف متحركة دس الفولتميتر وفائف تتحرك أمتر من المرجح أن يكون ما يقرب من 20 منخفضة جدا. وذلك لأن كل متر متحرك لفائف يقيس متوسط ​​الوقت البسيط لدورة نصف الدورة، وليس متوسط ​​جذر متوسط ​​التربيع. قيم جذر متوسط ​​التربيع من التيار والجهد مضروبة معا تعطي الطاقة الفعلية. هذا هو جزء حيوي عند محاولة القيام بالكمية الطاقة والطاقة التجارب مثل القدرة الحرارية المحددة. القيم هي فقط 80 من القيمة في بيسترمز الجهد التعليمي في البرنامج التعليمي لدينا حول الموجي أس نظرنا لفترة وجيزة في رمز قيمة الجهد من الموجي الجيبية وقال أن هذه القيمة رمز يعطي نفس تأثير التدفئة كما يعادل دس السلطة وفي هذا البرنامج التعليمي سوف نوسع على هذه النظرية أكثر من ذلك بقليل من خلال النظر في الجهد رمز والتيارات في مزيد من التفاصيل. المصطلح 8220RMS8221 يقف على 8220Root-مين-Squared8221. ومعظم الكتب تعرف هذا على أنه 8220 أمونت من طاقة التيار المتردد التي تنتج نفس تأثير التسخين كما يعادل DC2821 دس، أو شيء مماثل على طول هذه الخطوط، ولكن قيمة رمز أكثر من مجرد ذلك. قيمة رمز هي الجذر التربيعي لقيمة متوسط ​​(متوسط) الدالة التربيعية للقيم اللحظية. والرموز المستخدمة في تحديد قيمة رمز هي V رمز أو I رمز. المصطلح رمز، يشير فقط إلى الفولتية الجيبية المتغيرة بمرور الوقت، والتيارات أو أشكال الموجات المعقدة كانت حجم التغيرات الموجي مع مرور الوقت ولا تستخدم في تحليل دس الدائرة أو الحسابات كانت حجم ثابت دائما. عندما تستخدم لمقارنة قيمة الجهد رمز المكافئ لملف الموجي الجيبية بالتناوب التي تزود نفس الطاقة الكهربائية لحمل معين كدائرة دس يعادل، وتسمى قيمة رمز 8220 فعالة القيمة 8221 ويقدم عموما على النحو التالي: V إف أو I إف. وبعبارة أخرى، فإن القيمة الفعالة هي قيمة دس مكافئة الذي يخبرك كم فولت أو أمبير من العاصمة أن متغير الوقت الجيبية الموجي يساوي من حيث قدرته على إنتاج نفس القوة. على سبيل المثال، التيار الكهربائي المحلي في المملكة المتحدة هو 240Vac. ويفترض أن تشير هذه القيمة إلى قيمة فعالة من 8220240 فولت rms8221. وهذا يعني بعد ذلك أن الجذر الجذر التربيعي الجذر التربيعي من مقبس الحائط في المنزل في المملكة المتحدة قادر على إنتاج نفس القوة الإيجابية المتوسطة مثل 240 فولت من الجهد المستمر دس كما هو مبين أدناه. رمز الجهد المكافئ فكيف يمكننا حساب الجهد رمز من الموجي الجيبية. يمكن تحديد الجهد رمز من الموجي الجيبية أو معقدة من خلال طريقتين أساسيتين. الطريقة الرسومية 1608211160 التي يمكن استخدامها للعثور على قيمة رمز أي غير الموجي الجيبية متغيرة الوقت الموجي عن طريق رسم عدد من التماثيل المتوسطة على الموجي. الطريقة التحليلية 1608211160is إجراء رياضي لإيجاد القيمة الفعالة أو رمز أي جهد أو تيار دوري باستخدام حساب التفاضل والتكامل. رمز طريقة الرسم البياني الجهد في حين أن طريقة الحساب هي نفسها لكل من نصفين من الموجي أس، لهذا المثال سوف نعتبر فقط دورة نصف الإيجابية. ويمكن العثور على القيمة الفعالة أو قيمة جذر متوسط ​​التربيع لشكل الموجة بمقدار معقول من الدقة عن طريق أخذ قيم متزامنة متساوية على طول الموجة. وينقسم النصف الموجي من الموجي إلى أي عدد من 8220n8221 أجزاء متساوية أو منتصف التوسعات وأكثر منتصف المراسيم التي يتم رسمها على طول الموجي، وأكثر دقة ستكون النتيجة النهائية. وبالتالي فإن عرض كل نسق متوسط ​​سيكون n o درجة ويكون ارتفاع كل نسق متوسط ​​مساويا للقيمة اللحظية لشكل الموجة في ذلك الوقت على طول المحور س من شكل الموجة. الطريقة الرسومية يتم ضرب كل قيمة وسطية لشكل الموجة (موجة الموجة الجهدية في هذه الحالة) في حد ذاتها (مربع) ويضاف إلى التالي. هذا الأسلوب يعطينا 8220square 8221 أو تربيع جزء من رمز الجهد التعبير. بعد ذلك تقسم هذه القيمة التربيعية على عدد من التماثيل المتوسطة المستخدمة لتعطينا الجزء المتوسط ​​من التعبير رمز الجهد، وفي مثال بسيط لدينا فوق عدد من التماثيل المستخدمة كان اثني عشر (12). وأخيرا، تم العثور على الجذر التربيعي للنتيجة السابقة لتعطينا الجزء الجذر من الجهد رمز. ثم يمكننا تعريف المصطلح المستخدم لوصف جذر متوسط ​​تربيع الجهد (V رمز) بأنه 8220 الجذر التربيعي لمتوسط ​​مربع منتصف الترسيب الموجي الجهد 8221 وهذا يعطى على النحو التالي: وللمثال البسيط لدينا أعلاه، سيتم حساب الجهد رمز على النحو التالي: لذا دعونا نفترض أن الجهد المتناوب لديه الجهد الذروة (V بيكاي) من 20 فولت وبأخذ 10 القيم منتصف التنسيق وجدت لتختلف على مدى نصف دورة على النحو التالي: ثم قيمة رمز الجهد باستخدام وتعطى الطريقة الرسومية على النحو التالي: 14.14 فولت. رمز طريقة التحليل التحليلي للجهد طريقة الرسم البياني أعلاه هي طريقة جيدة جدا لإيجاد الجهد الفعال أو رمز (أو تيار) لشكل موجة متناوب غير متماثل أو جيباني في طبيعته. وبعبارة أخرى فإن شكل الموجة يشبه شكل الموجة المعقدة. ومع ذلك، عند التعامل مع الموجات الجيبية نقية يمكننا أن نجعل الحياة أسهل قليلا لأنفسنا باستخدام طريقة تحليلية أو رياضية للعثور على قيمة رمز. إن الجهد الجيبى الدورى ثابت ويمكن تعريفه على أنه V (t) Vm. cos (969116) بفترة 084. ثم يمكننا حساب قيمة الجذر المتوسط ​​المربع (رمز) للقيمة الجيبية (V (t) ) على النحو التالي: التكامل من خلال مع حدود مأخوذة من 0 إلى 360 أو 8220T8221، وهذه الفترة يعطي: تقسيم من خلال مزيد من كما 9690320322960T. المعادلة المعقدة أعلاه يقلل في نهاية المطاف في نهاية المطاف أيضا: رمز الجهد المعادلة ثم يتم تحديد الجهد رمز (V رمز) من الموجي الجيبية عن طريق ضرب قيمة الجهد الذروة بنسبة 0.7071. الذي هو نفسه واحد مقسوما على الجذر التربيعي من اثنين (160 18730 2 160). ويعتمد جهد رمز، الذي يمكن أن يشار إليه أيضا بالقيمة الفعالة، على حجم الموجة وليس دالة إما لتردد الموجات أو زاوية الطور. من المثال الرسومي أعلاه، أعطيت ذروة الجهد (V بيكاي) من الموجي 20 فولت. وباستخدام الطريقة التحليلية التي تم تعريفها بدقة، يمكننا حساب الجهد رمز على النحو التالي: لاحظ أن هذه القيمة 14.14 فولت هي نفس القيمة كما في الطريقة الرسومية السابقة. ثم يمكننا استخدام إما طريقة رسومية من التوسط، أو الأسلوب التحليلي لحساب للعثور على رمز الجهد أو القيم الحالية من الموجي الجيبية. لاحظ أن ضرب قيمة الذروة أو الحد الأقصى بمقدار ثابت 0.7071. ينطبق فقط على الموجي الجيبية. بالنسبة إلى أشكال الموجات غير الجيبية، يجب استخدام الطريقة الرسومية. رمز الجهد ملخص ثم تلخيص. عند التعامل مع الفولتية بالتناوب (أو التيارات) نواجه مشكلة كيف يمكننا تمثيل الجهد أو إشارة الحجم. طريقة واحدة سهلة لاستخدام القيم الذروة لشكل الموجي. طريقة أخرى شائعة هي استخدام القيمة الفعالة التي تعرف أيضا من خلال التعبير أكثر شيوعا من الجذر يعني مربع أو ببساطة قيمة رمز. الجذر متوسط ​​التربيع، قيمة رمز الجيبية ليست هي نفسها كمتوسط ​​جميع القيم اللحظية. نسبة قيمة رمز الجهد إلى أقصى قيمة الجهد هو نفس نسبة قيمة رمز الحالي إلى القيمة القصوى الحالية. معظم متر متعدد، إما الفولتميتر أو أمترز، وقياس قيمة رمز بافتراض الموجي الجيبية نقية. لإيجاد قيمة رمز من الموجي غير الجيبية 8220True رمز مولتميتر 8221 مطلوب. قيمة رمز من الموجي الجيبية يعطي نفس تأثير التدفئة كما تيار دس من نفس القيمة. وهذا هو إذا التيار المباشر، وأنا يمر من خلال مقاومة R أوم. الطاقة دس المستهلكة من قبل المقاوم والحرارة وبالتالي سيكون I 2 R واط. ثم إذا كان التيار المتناوب، i160160Im. sin952 يتدفق من خلال نفس المقاومة، فإن التيار المتردد تحويلها إلى حرارة تكون: I 2 rms. R واط. ثم عند التعامل مع الفولتية التيارات بالتناوب، ينبغي معاملتها على أنها قيم رمز ما لم ينص على خلاف ذلك. وبالتالي فإن التيار المتناوب من 10 أمبير يكون لها نفس تأثير التدفئة كما التيار المباشر من 10 أمبير وقيمة أقصاها 14.14 أمبير. بعد الآن تحديد قيمة رمز من الجهد المتناوب (أو الحالي) الموجي، في البرنامج التعليمي المقبل سوف ننظر في حساب متوسط ​​القيمة. V أف الجهد المتناوب وأخيرا مقارنة اثنين.