Kecepatan Suara
Konsekuensi penting lain dari kompresibilitas fluida adalah bahwa gangguan yang diperkenalkan pada suatu titik dalam fluida menyebar dengan kecepatan tertentu. Sebagai contoh, jika suatu fluida mengalir dalam pipa dan sebuah katup di ujungnya tiba-tiba ditutup (dengan demikian menciptakan gangguan lokal), efek penutupan katup tidak langsung dirasakan di hulu. Dibutuhkan waktu tertentu bagi peningkatan tekanan yang dihasilkan oleh penutupan katup untuk menyebar ke lokasi di hulu. Demikian pula, membran pengeras suara menyebabkan gangguan lokal saat bergetar, dan perubahan kecil dalam tekanan yang dihasilkan oleh gerakan membran disebarkan melalui udara dengan kecepatan tertentu. Kecepatan di mana gangguan-gangguan kecil ini menyebar disebut kecepatan akustik atau kecepatan suara, c. Akan ditunjukkan dalam Bab 11 bahwa kecepatan suara berkaitan dengan perubahan tekanan dan kerapatan dari medium fluida melalui persamaan
atau dalam istilah modulus bulk yang didefinisikan oleh Persamaan 1.13
Karena gangguan tersebut kecil, terjadi perpindahan panas yang tidak signifikan dan proses diasumsikan sebagai isentropik. Dengan demikian, hubungan tekanan–kepadatan yang digunakan dalam Persamaan 1.18 adalah untuk proses isentropik. Dengan memanfaatkan hukum gas ideal, kita mendapatkan bahwa untuk gas yang mengalami proses isentropik, Ev=kp (Persamaan 1.17). Sehingga,
dan dengan memanfaatkan hukum gas ideal, kita mendapatkan bahwa
Oleh karena itu, untuk gas ideal, kecepatan suara berbanding lurus dengan akar kuadrat dari suhu absolut. Sebagai contoh, untuk udara pada 60 °F dengan k=1.40 dan R=1716 ft . lb/slug °R, maka c=1117 ft/s. Kecepatan suara dalam udara pada berbagai suhu dapat ditemukan di Lampiran B (Tabel B.3 dan B.42). Persamaan 1.19 juga berlaku untuk cairan, dan nilai Ev dapat digunakan untuk menentukan kecepatan suara dalam cairan. Untuk air pada 20 °C, Ev =2.19 GN/m2 dan ρ=998.2 kg/m3, sehingga c=1481 m/s atau 4860 ft/s. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar di pinggir, kecepatan suara jauh lebih tinggi dalam air daripada dalam udara. Jika suatu fluida benar-benar tidak dapat dipadatkan (Ev =∞), maka kecepatan suara akan menjadi tak terhingga. Kecepatan suara dalam air untuk berbagai suhu dapat ditemukan di Lampiran B (Tabel B.1 dan B.22).
