Die Schallgeschwindigkeit wird über die Laufzeit des Schalls in einem Rohr gemessen. Das Rohr kann mit verschiedenen Gasen gefüllt werden.

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Helium:
Ein senkrecht gestelltes Abflussrohr mit Deckel wird von unten mit einem Ultraschallpuls angestrahlt und die Laufzeit des Echos gemessen (der Ultraschallgeber ist gleichzeitig ein Empfänger). Am Rohr ist ein Nippel für Gaseinlass angebracht.
Wird Helium in das Rohr eingelassen, verkürzt sich die Schalllaufzeit.

Kohlenstoffdioxid:
Für die Messung in CO2 ist es günstig ein kürzeres Rohr zu nehmen und von oben nach unten zu beschallen. CO2 ist schwerer als Luft. Wegen der starken Schallabsorption in CO2 kann man hier nur die Tendenz zeigen.
Die starke Schallabsorption in CO2 bei 50kHz erschwert die Messung. Kann als Beispiel für Schallabsorption bei hohen Frequenzen eingeführt werden.

gemessene Daten:
Rohrlänge ca. 78 cm
Laufzeit in Luft: 4,55 ms -> c= 342 m/s
He: 1,67 ms -> c= 920 m/s

Literaturwert bei 20°C Luft: 344 m/s
He: 1020 m/s
Beachte: das Rohr ist unten offen, der Sensor ist an Luft.


Schallabsorption:
I = I0 exp(-alpha*Delta x)
Luft (N2) f=600 kHz alpha/f^2 10^-11= 0,05 s^2/m
He f=600 kHz alpha/f^2 10^-11= 1 s^2/m
CO_2 f=300 kHz alpha/f^2 10^-11= 27,1 s^2/m