Tanto la energía térmica como el aire se propagan a través de la vibración de las partículas, ¿por qué el sonido no calienta el aire, por ejemplo, un instrumento musical fuerte no genera mucho calor?
Respuestas
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Bryson S.
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Las ondas sonoras sí generan cambios en la temperatura porque la propagación del sonido es una proceso isentrópico . Sin embargo, hay que tener en cuenta que los cambios en la temperatura estática pueden ocurrir muy bien sin generar calor . Además, los cambios de presión asociados a las ondas sonoras son de una magnitud tan pequeña que los cambios de temperatura observables son mínimos (pero no nulos). De hecho, cuando Isaac Newton intentó por primera vez derivar la velocidad del sonido Su respuesta fue errónea en casi un 15%, precisamente porque asumió que la propagación del sonido era una isotérmico ( $\Delta T=0$ ) en lugar de la isentrópica ( $\Delta S=0$ ). En resumen, las ondas sonoras hacer alterar la temperatura del medio circundante, pero no tanto.
Floris
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Dicho de forma más sencilla: las ondas sonoras se atenúan al propagarse por el aire (esto es más fácil de medir en el caso de longitudes de onda muy cortas, por ejemplo, los ultrasonidos). Esto significa que pierden energía, que se convierte en calor del aire.
Sin embargo, la cantidad de calentamiento es muy, muy pequeña. Hagamos las cuentas. Una onda sonora de 120 dB (muy fuerte) tiene una energía de sólo $1 \frac{W}{m^2}$ .
La atenuación del sonido en el aire es una función de la longitud de onda - por ejemplo, vemos en http://www.sengpielaudio.com/RelativeHumidityA.gif
que una onda de 10 kHz en aire con un 50% de humedad se atenúa 4 dB en 30 m, o 44 dB en 330 m (que es la distancia que recorre el sonido en 1 segundo).
La energía perdida por una onda sonora de 120 dB y 100 kHz (que sería bastante alto y odioso) en el primer metro es $\frac{4}{30} = 0.13dB$ que es el 3%. La capacidad calorífica de un metro cúbico de aire es de unos 1280 J/K (de Wolfram Alpha), por lo que el aumento de temperatura debido a 30 mW de calor es $2.3 \times 10^{-5} K/s$ . Eso es bastante difícil de medir...
