断熱圧縮と体積弾性率

「ヘルムホルツ共振器」で出てきた用語を説明しておきます。

 

断熱圧縮とは、

「外部に熱が逃げないように断熱して気体を圧縮すると、その気体自体の温度が上昇する現象のこと。断熱変化のひとつで、圧縮するときにした仕事が圧力エネルギーと熱エネルギーに変換され、エネルギーが保存されるからである。

　例えば、自転車のタイヤに空気を入れたときに空気入れの筒の部分が非常に熱くなっていたり、フェーン現象によって、山を越えた空気が平地へ降下してくるときに温度が上がったりするのは、いずれも断熱圧縮が原因である。カーエアコンに使用されている冷媒の圧縮行程も断熱圧縮の原理が採用されている。

反対に、気体は周囲からの熱の出入りがなくても体積が膨張すると温度が下がる。この現象を断熱膨張という。」

ギターの振動解析では、これ以上の知識は必要ないと思います。

要は「温度が伝わるより速く、圧縮、膨張されると、体積変化量に比べて、その分だけ圧力変化量が大きくなるということ。その係数を比熱比で表す。空気は1.4。」です。

関連する用語で　体積弾性率　についても示しておきます。

ここでは、空気（完全流体の場合）の容積の変化がどの程度圧力変化を生じさせるかを出すために使われる。圧力はすべての面に一様に作用するが、容積Vの流体に微少容積変化dVを与えたときには次式で与えられる圧力変化pが生じる。

Kは流体の特性で決まる定数であり体積弾性率、あるいは体積弾性係数と呼ばれるもので単位体積の気体が有するばね定数に対応している。気体の体積弾性率は断熱変化を仮定すると次式で与えられる。

ここで、γは気体の比熱比、Pは静圧、ρは密度、およびcは音速を示す。

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