Cuánto de la energía química en una quema de registro se libera en forma de sonido?

Question

La leña tiene un contenido energético de alrededor de 15 MJ/kg para maderas duras.

Tiro uno de estos troncos de madera en un fuego lo suficientemente caliente que quema con, digamos, un 50% de eficiencia. Cuánta de esa energía se libera en forma de sonido?

Answer 1

Vamos a hacer los siguientes supuestos:

• Uno necesita agregar $1$ log / $30$ min. para mantener el fuego,
• Un registro de pesos aproximadamente $1$ kg.

Bajo estas condiciones, con el 50% de la eficiencia de la estimación de la energía consumida por el fuego es:

$15$ x $10^6$ joules x $0.5$ / $1800$ segundos $=~ 4.2$ x $10^3$ W

(lo cual es consistente con la estimación de la salida de calor de una estufa de madera).

No tengo una chimenea de la mano, lamentablemente, y es difícil encontrar calibrado grabaciones de fuego en línea. Uno puede, sin embargo, encontrar grabaciones de fuego. Es un sonido comunes textura ejemplo. Así que jugué un incendio de grabación se encuentran en esta página y ajustar el volumen para que coincida con lo que yo pensaba que sonaba como un fuego natural. He utilizado un analizador FFT y se encontró que alcanzó su punto máximo en aproximadamente el $40$ dB SPL†.

Posteriormente escala de la señal para obtener el mismo pico en la FFT, y teniendo en su poder. He obtenido 5 x 10^-9 W. Ahora, esto subestima la potencia del sonido generado por el fuego, ya que se basa en realidad en el sonido captado por el micrófono, donde el sonido se irradia en 3D. Con la asunción de un cuarto de esfera en el campo de sonido, y hay que reconocer que suelta la interpretación de la del inverso del cuadrado de la ley, se puede estimar que la presión de sonido en la fuente fue dos veces más alta, y por lo tanto el poder es subestimado por un factor de 4. Por lo tanto digamos que el fuego tiene un aproximado de sonido potencia de salida de 2 x 10^-8 W.

Aquí hay un gráfico de la 'calibrado' de forma de onda:

Así que mi estimado respuesta sería que la fracción de la energía que va hacia el sonido es ~4 x 10^-12. Y yo podría estar equivocado en varios órdenes de magnitud y de esta relación aún sería minúscula.

_{†SPL nivel de presión de sonido y dB SPL se definen como $20$*log10(Prm/$20$µPa).}