Druckbare Version
Das wollte ich eigentlich schon gleich fragen:
Ich habe hier von einem Ultraschall-Entfernungsmesser die Daten gemessen und gleich in einer Tabelle ins Netz gestellt.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/vi...?p=46624#46624
Kann mir jemand sagen bei welcher Temperatur und bei welchen Luftdruck die Daten gemessen wurden? (Oder wie man es herausbekommt.)
Manfred
Ich glaube bei Normaldruck und bei Zimmertemperatur?
(bin mir nicht sicher)
Die Idee die hinter der Aussage steht, geht schon in die richtige Richtung.Zitat:
Zitat von zwerg1
Durch reines Suchen im Netz wird die Lösung nicht zu finden sein.
Es ist auch keine reine Rechenaufgabe.
Ein Teil der Lösung wird wohl nur mit Information aus den Netz zu ermitteln sein.
Naja, es ist ja noch früh.
Manfred
Also zumindest die Schallgeschwindigkeit kann man ja schon mal ins Diagramm eintragen...
Ich würd mal behaupten das die letzten Werte (weiter weg) die besseren sind. Bei den ersten war die Messung wohl zu ungenau...
Gruß, Sonic
Die Schallgeschwindigkeit (Ultraschall ist doch Schall?) hängt laut meiner Physik-Formelsammlung nur unwesentlich mit dem Luftdruck zusammen.
Wenn ich allerdings aus dem letzten Meßwert deiner Tabelle die Schallgeschwindigkeit errechne, nämlich 166.7 m/s, bezweifle ich, daß diese überhaupt in einem Gas ermittelt wurde. Vielleicht irgendeine Flüssigkeit???Zitat:
Beachte: Die Schallgeschwindigkeit in Gasen hängt innerhalb weiter Grenzen nur von der Temperatur, nicht aber vom Druck des Gases ab.
Anmerkung: Die Schallgeschwindigkeit in Luft schwankt bei -50° bis +50° zwischen 299,3 m/s und 360,6 m/s.
EDIT: Es ist wohl die Laufzeit für hin und wieder zurück. Damit liegen wir bei 333 m/s, was die Ausbreitung in Luft wieder wahrscheinlicher macht!
Grüsse, Martin
Sehr interessanter Ansatz, so hatte ich es noch nicht dargestellt.Zitat:
die Schallgeschwindigkeit kann man ja schon mal ins Diagramm eintragen...
Ich habe gleich die Totzeit für die Filter einbezogen und die Kurve der Laufzeit über dem Abstand dargestellt und mit "Excel - Trendlinie - Gleichung anzeigen" die Steigung ermittelt.
Es zeigt sich aber, dass hier auch mit einer Kurve über die Gesamtlaufzeit auch schon ganz gut auf die Geschwindigkeit geschlossen werden kann.
Wenn man anhand dieser Ergebnisse und allem, was über die Messung, die ich bei mir (am Wohnort) durchgeführt habe, bekannt ist, die beiden Größen (Temperatur und Luftdruck während der Messung) bestimmen möchte, dann sind die Wege für die beiden Parameter ganz unterschiedlich - und unabhängig voneinander.
Manfred
Gratuliere, das ist ein entscheidender Hinweis zur Separation der Bestimmung der Paramter.Zitat:
Die Schallgeschwindigkeit (Ultraschall ist doch Schall?) hängt laut meiner Physik-Formelsammlung nur unwesentlich mit dem Luftdruck zusammen.
Die Temperatur wird über die Laufzeit bestimmt, der Luftdruck durch ein Detektivbüro Ihres Vertauens, - oder was gibt es noch für Anhaltspunkte?
Manfred
nuja, also die Formel dafür hab ich schoooooon, nur bei den temperaturen die da rauskommen wärst du schon längst erfroren ,-)
Hier ist auch eine Tabelle, ich hoffe sie gilt nicht lokal, hast Du ein Ergebnis für die Temperatur?
Manfred
http://134.176.128.63/schall.html
Hab ich, aber ich kann mir nicht vorstellen das du bei 3° im Freien gemessen hast, oder? ;-)
Gruß, Sonic
Es kam mir in Wirklichkeit etwas heiß vor im Zimmer, aber da zeigt nur, dass wohl die Messung der Schallgeschwindigkeit keine sehr gute Grundlage zur Temperaturmessung bietet. Zumindest nicht im vorliegenden Fall mit Start-Stopp Messung und Streckenmessung mit Bandmaß.
Den Teil mit der Temperaturmessung will ich aufklären, es bleibt ja noch die Ermittlung des Luftdrucks der bei der Messung geherrscht hat.
Zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit habe ich zunächst die beste Näherung für eine Gerade gesucht, die die Punkte Zeit über Weg verbindet. (Funktion Trendlinie in Excel.)
Aus der wurde die Totzeit bestimmt. Mit der korrigierten Laufzeit habe ich für alle Abstandswerte die Temperatur berechnet.
Die Werte streuen noch erheblich aber zum Glück liegen sie über 3 Grad. (Formal ist das Ergebnis mit den 3 Grad natürlich richtig, denn die Angabe lautete ja, daß die Laufzeit gemessen wurde.)
Bei der Mittelung habe ich es dann mit mit dem Mittelwert und mit dem über die Strecken gewichteten Mittelwert versucht. Die beiden Werte unterscheinden sich auch noch um ein halbes Grad.
Schlußfolgerung: es war zu warm im Zimmer (fast 23 Grad). Na gut wenigstens habe ich gelernt, wie empfindlich und unsicher die Messung für die Temperatur ist.
Das mit der Bestimmung des Luftdrucks ist weit weniger kompliziert. Gibt es dafür einen Ansatz?
Manfred
Ach ja, der Luftdruck, der hat wenig mit der Schallgeschwindigkeit zu tun.
Während sich sie Temperatur durch Strecke und Laufzeit mehr oder weniger gut bestimmen lässt kann man den Luftdruck anhand von Ort und Zeit der Messung bestimmen. In diesem Fall war es München am 12.12 Abends, die Wetterwarte Garching gibt für diesen Tag in den Aufzeichnungen an:
http://www.meteo.physik.uni-muenchen...stat/plot.php3
973 HPa bis 974 HPa
Manfred
Warum hat der Luftdruck wenig mit der Schallgeschwindigkeit zu tun? Die exakte Formel zum berechnen von C in einem beleibiegen Medium lautet:
SQRT(g*p/r) mit g = kubischer Ausdehnungskoeffizient: 5/3 für einatomige Gase ; 7/5 für lienare Moleküle und zweiatomige Gase und 8/6 für gewinkelte oder mehratomige Moleküle. P ist der Druck (!!) und r die Dichte. Das mit dem Luftdruck, iszt also nicht ganz richtig, der hat schon einen gewaltigen Einfluss.
MfG
Stoneman
nope ;-) höchstens gewaltig minimal...Zitat:
Zitat von Stoneman
deine Gleichung lässt sich auch umschreiben in
C = sqrt( (k*R*T) /M )
http://de.wikipedia.org/wiki/SchallgeschwindigkeitZitat:
Zitat von wikipedia.de
Gruß, Sonic
ist Luft ein ideales Gas? nein!
für euch Roboterbastler ist das egal, aber ich bin Physiker und da ist das nicht mehr so ganz egal.
@Stoneman:
Das ist interessant, kannst Du denn eine quantitiative Angabe dazu machen, die anderen Werte liegen ja vor, sodaß man es direkt einbinden kann.Zitat:
der hat schon einen gewaltigen Einfluss.
Es kann schon sein, daß im Arbeitsraum, im Winter wenn man nicht so gerne die Fenster aufmacht, die Luft nicht immer so "ideal" ist, aber in Bezug auf die Schallgeschwindigkeit wird sie noch als "ideales" Gas durchgehen.Zitat:
ist Luft ein ideales Gas? nein!
Ich bin aber wirklich auf die Angaben gespannt, und es freut mich, wenn es Dir nicht egal ist.
Manfred
hmmm... hab gerade mal nachgerechnet.. bei den Druckschwankungen in unserer Athmosphäre ist der Luftdruck schon zu vernachlässigen...
Siehste, dass ist eben der Unterschied zwischen Ingenieuren und Wissenschaftlern, Ingenieure denken eben logisch und anwendungsorientiert (nicht übel nehmen ;-) Ein Fehler von max. 0,2%, bei 23°C ja immerhin ein Fehler von 0,046°C, isses nicht wert)Zitat:
Zitat von Stoneman
Gegenfrage gibt es in der Natur überhaupt ein real existierendes ideales Gas? Was glaubst du wie groß der Fehler in Manf's Messreihe war, spielen die 0,2% Fehler da überhaupt noch ne Rolle?
Gruß, Sonic
Ich glaube das nennt sich Ingenieurwissenschaft was man unter anderem da so an der Hochschule treibt.Zitat:
Unterschied zwischen Ingenieuren und Wissenschaftlern
Viel interessanter wäre aber noch die Zahlenwerte von Stoneman zu bekommen, auch wenn der Einfluß gering sein sollte würden wir sicher etwas lernen.
(oder von JackFlash?) - bevor es sich jeder einzeln heraussucht.
Manfred
Ok, hätte vielleicht Theoretiker schreiben sollen, *RÄUSPER*
Gruß, Sonic
Ok, nehmen wir mal an, T sei 20°C, dann ergibt sich die Dichte zu 1,204 kg/m³. Die Schallgeschwindigkeit soll laut dem Internet bei 20°C 443 m/s betragen.
Nun werde ich mal den Luftdruck ausrechnen:
Also p = c²*r/g, mit g = 7/5 ergibt sich p dann zu 1687hPa, also ein vernünftiger Druck. Das dazu. Wenn man noch eine Fehlermessung durchführen würde, würde man sehen, das das schon ganz vernünftig ist, da die Dichte der Luft auch noch abhängig von der Luftfeuchte ist.
Durch das Gespräch mit einem Kollegen kam heraus, das sogar die Lichgeschwindigkeit in der Luft abhängig vom Druck ist.
@sonic Theoretiker trifft das echt besser, denn es gibt eigentlich kein wirklich ideales Gas. Aber ich möchte euch nicht eure Illusionen nehmen. Ok, die Fehler in Manf's Messreihe werden sicherlich so 10% betragen, denke ich mal. also von daher lasst euch nicht stören.
Der Wert für den Druck gilt bei etwa 3200 Meter unter Meereshöhe. In einem Schacht? Das ist doch nicht realistisch, oder wie ist das gemeint?Zitat:
Die Schallgeschwindigkeit soll laut dem Internet bei 20°C 443 m/s betragen....ergibt sich p dann zu 1687hPa
Manfred
Deine Fehler scheinen etwas größer zu sein, laut Wiki ist die Schallgeschindigkeit bei 20 °C 343 m/s, das sind so fast 30%.Zitat:
Zitat von Stoneman
Gruß
Torsten
Also diese Aussage verwirrt mich etwas, denn ich hätte geadcht, das bei hohem Luftdruck 2 bar oder so ja die Moleküle in der Luft deutlich näher aneinanderliegen, und deshalb Schwingungen schneller Übertragen werden können, ähnlich wie die Geschwindigkeit ja auch in Feststoffen schneller ist.Zitat:
Die Schallgeschwindigkeit c ist von der Temperatur der Luft abhängig und nicht vom Luftdruck!
(Die Luftfeuchtigkeit hat noch vernachlässigbare Auswirkungen auf die Schallgeschwindigkeit.)
Das Zitat und ein kleiner Schallgeschwindigkeits-temperatur-Rechner, findet sich übrigens hier.
Vielleicht kann mir ja jemand das nochmal erklären.
MFG Moritz
Das liegt daran das du mehrere Dinge vermischst ;-)Zitat:
Zitat von RCO
Feststoffe kannst du erst mal ausklammern. Feststoffe zeichnen sich durch eine mechanische Kopplung aus, deswegen sind sie ja fest.
In Flüssigkeiten sind die Bindungen schwache Wechselwirkungen, also schon kleiner.
Bei Gasen ist das ja wieder anders, zum berechnen geht ein Physiker von einem "idealen Gas" aus.
Zitat:
"Die Gasteilchen werden als ausdehnungslos betrachtet und wechselwirken nur durch elastische Stöße. Unter den realen Gasen kommen die leichten Edelgase und Wasserstoff diesem Zustand am nächsten, insbesondere bei niedrigem Druck und hoher Temperatur, da sie im Vergleich zu ihrer mittleren freien Weglänge eine verschwindend kleine Ausdehnung besitzen."
Der Witz ist halt das in der Gleichung der Term Druck/Dichte als Faktor auftaucht. In einem idealen Gas ist der Druck aber proportional zur Dichte.
Druck/Dichte ist deswegen immer der gleiche Wert, also > konstant <, Luft ist ein "fast" ideales Gas, das heißt das Verhalten von Luft ist unwesentlich anders als das eines idealen. Zur hinreichenden Berechnung reicht diese Annahme also völlig.
Bleibt eben nur noch die Temperatur als Variable übrig, alles andere ist dann konstant.
Gruß, Sonic
Ich glaube es ist doch ganz gut , wenn man ein paar Werte nebeneinander sieht, graphisch ist nicht viel zu erkennen. Für 900 und 1000HPa für je 3 Temperaturwerte. Ich habe es nur in den Internet Rechner eigegeben, der schon die falsche Schallgeschwindigkeit vorne auf der ersten Seite hatte.Zitat:
Schallgeschwindigkeits-temperatur-Rechner, findet sich übrigens hier.
Manfred
c in m/s..........Druck.....Druck
Temp ..........900HPa....1000HPa
10...............337,82.....337,79
20...............344,06.....344,00
30...............350,45.....350,33