Скорость звука пропорциональна квадратному корню из абсолютной температуры. Что происходит при экстремально высоких температурах?

Немного неверно просто сказать, что скорость звука пропорциональна$\sqrt{T}$потому что жизнь немного сложнее, чем это. Вы, наверное, видели http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound , и во введении действительно говорится, что скорость звука является функцией квадратного корня из абсолютной температуры. Однако, если вы читаете дальше, вы найдете:

но для идеального газа отношение P/$\rho$примерно пропорциональна температуре, поэтому вы получаете$c \propto \sqrt{T}$.

Представьте, что вы проводите эксперимент в лаборатории при атмосферном давлении, поднимая температуру и наблюдая, как это влияет на скорость звука. В этом эксперименте давление,$P$, постоянна при одной атмосфере, поэтому при повышении температуры плотность падает, а скорость звука действительно увеличивается. Но поскольку плотность падает, длина свободного пробега молекул воздуха увеличивается, и при некоторой температуре длина свободного пробега становится сравнимой с длиной волны звука. Когда это происходит, воздух больше не проводит звук, поэтому скорость звука перестает иметь физический смысл.

Вы можете провести другой эксперимент, поместив известное количество газа в сосуд постоянного объема, а затем увеличив температуру. В этом эксперименте плотность постоянна, поэтому при повышении температуры увеличивается давление и увеличивается скорость звука. В этом эксперименте длина свободного пробега примерно постоянна, поэтому вы не столкнетесь с проблемой в первом эксперименте. Однако при повышении температуры молекулы газа диссоциируют, а затем ионизируются, образуя плазму. Затем скорость звука определяется http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound#Speed_in_plasma . Вы можете продолжать увеличивать температуру, и скорость действительно будет продолжать расти, пока не достигнет релятивистского предела.