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ドローン知恵袋(Q&Aコミュニティ)

質問者:Taiyou(評価:1926)

対流圏内の密度で高度及び気温の関係

2022-05-22 13:01:11

「ドローン教科書」を見ていて、気になったところがあったので質問させてください。

「音速」の説明部分で「気体の温度が下がると密度が上り」「気温が下がれば音は遅く伝わる」「対流圏内では、高度が上がれば・・・音速も遅くなります」とあります。
しかし、上級テキスト(2級対応)P53に表記された内容では、
高度が上がると気温はもちろん下がりますが、密度も下がっています。
これって、矛盾してませんか?

回答者:Taiyou(評価:1926)

2022-05-23 12:11:34

りゅうたろさん、ありがとうございます。
やはり、気温のみを考えた方が良いようですね。

回答者:Taiyou(評価:1926)

2022-05-23 12:08:31

豆柴2号さん、くまおパパさん、ありがとうございます。
私も1級の試験が昨日終ったので、出題もなく良かったのですが、色々調べたら計算式は結構複雑な様ですね。

以下の所を見つけました。
https://pigeon-poppo.com/standard-atmosphere/
この計算式(音速を求める)では、密度は式には現れなくて、温度だけから算出できるようです。

回答者:りゅうたろ(評価:24933)

2022-05-23 11:52:46

音速の計算についてのみ申し述べます。

音速は、V[m/s]=331.5[m/s]+0.6t 、(tは音速を計算する場所の気温です)で計算します。
気温減率を6.5[℃/km]/kmとすると、対流圏境界の高度11kmでは、気温は-56.6℃とされていますから、上の式のtに-56.5を代入すると、
高度11kmでの音速は、V=331.5+[0.6×(-56.5)]で、297.6[m/s]となります。

~計算式は「高校総合物理」から引用~

ご参考まで・・・。

回答者:くまおパパ(評価:2686)

2022-05-22 20:45:46

音速の事、気温逓減率の事を読み返してみました。

音速の所で「気温が下がれば密度が上がる」というのは、高度(=圧力)が一定の条件での気体分子の状態を記述していると思います。温度が下がると、気体分子のエネルギー量は少なくなり動きが小さくなり分子間距離が近くなります。これが密度が高いという状態です。

一方、高度が上がれば・・のところは、テキストの記述の通りです。高度が上がれば温度が下がり、気圧も下がるので密度も小さくなる。

同じような状況なのに、条件が違うと異なる結果に導かれる。難しいですね。

回答者:豆柴2号(評価:14547)

2022-05-22 18:55:12

読み返しますとやっぱり意味がわからないですね汗

ごめんなさい( i _ i )

回答者:豆柴2号(評価:14547)

2022-05-22 18:51:47

追加
読み返すと、自分で書き込みしておきながら
意味がわかりません汗 ごめんなさい。

私は、今回のドローン検定一級を受けたのですが、
ここは軽く流してしまいました。
密度と気温で考えるんだけど、
対流圏内では気温だけで考えてね!ということだと思います。
(証明しようと思うと、音速の速さ=体積弾性率/密度と
高校化学のpv=nRTがいるんだと思います。)

回答者:豆柴2号(評価:14547)

2022-05-22 17:41:42

1級試験参考テキストの
「対流圏内では、高度が上がれば・・・音速も遅くなります。」の
前についている言葉の、「なお、」という言葉は、
「ただし、」というような意味で使われているのでしょうかね。。。
対流圏内では、密度は考えずに『気温』に影響されるという。。。

高度が上がれば気温も下がるので
ふつうは密度が上がるところを
対流圏内では高度が上がれば
気圧が下がってしまいますので体積が増え密度が上がらずに
下がってしまいます。
気圧(圧力)も考えないといけないので複雑ですね泣
2級はテキストP.53一番下部の米印にあるように
気圧と密度は考慮しないでもよかったのに1級は複雑ですね汗

回答者:Taiyou(評価:1926)

2022-05-22 13:02:34

「音速」の説明書きは、1級試験参考テキストです。

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