気泡を含む液体
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/03/30 06:21 UTC 版)
小さな気泡を多数含む液体の音速は、両者の中間値にならず、より小さくなる。これは、質量の大きい液体が、体積弾性率の小さい気体をばねとして振動するためである。これはお湯に粉末を溶かしたときに発生する気泡によって容易に確かめることができる（ホットチョコレート効果）。 液体の密度をρw、体積弾性率を Kw、気体の密度を ρa、体積弾性率をKa、体積分率を α とすると、混合流体の音速は、 c = [ ( α K a + 1 − α K w ) ( α ρ a + ( 1 − α ) ρ w ) ] − 1 2 {\displaystyle c=\left[\left({\frac {\alpha }{K_{a}}}+{\frac {1-\alpha }{K_{w}}}\right)(\alpha \rho _{a}+(1-\alpha )\rho _{w})\right]^{-{\frac {1}{2}}}} または Kw >> Ka 、ρw >> ρa と仮定し、α→0, 1 の場合を除く近似式として c = K a α ( 1 − α ) ρ w {\displaystyle c={\sqrt {\frac {K_{a}}{\alpha (1-\alpha )\rho _{w}}}}} で表される。液体を水、気体を空気とすると、音速の最小値は α= 0.5 のとき c = 23.7 m/s まで小さくなる。
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