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Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq In this work two different approaches to the regularization of thermal integrals in the NJL (Nambu–Jona-Lasinio) SU(2) model are investigated from the phenomenological point of view. Showing the usefullness of the speed of sound in the understanding of the QCD (Quantum chromodynamics) phenomenology at high temperatures, where it can be used as an indicator of the validity of the model, and also at high densities, where it can demonstrate important caracteristics for the EOS (Equation of State) of compact stars. Effects of the chiral chemical potential on the speed of sound and it’s consequences on the quark stars are exposed. We also compare two different methods of regularizarion of the vacuum integrals, TRS (Traditional Regularization Scheme) and MSS (Medium Separation Scheme). Nesse trabalho as diferentes formas de se regularizar as integrais térmicas no modelo NJL (Nambu–Jona-Lasinio) SU(2) são investigadas de um ponto de vista fenomenológico. Demonstramos a utilidade da velocidade do som para o entendimento da fenomenologia da QCD (Quantum chromodynamics) tanto a altas temperaturas, onde pode ser indicativo de validade de um modelo, como para altas densidades, onde ela pode demonstrar as características de interesse para estrelas densas. Efeitos da presença do potencial químico quiral sobre as propriedades da velocidade do som e suas possíveis consequências sobre as estrelas de quarks são expostos. Também são comparadas duas diferentes formas de regular as integrais de vácuo do modelo, TRS (Traditional Regularization Scheme) e MSS (Medium Separation Scheme).

This work shows the construction, calibration and validation of a system to determine sound speed in liquids. We used the pulse method for the measurements. Piezoelectric transducers are used to transmit and receive acoustic wave pulses. The pulse travel time is determined by a counter implemented in a logic programmable device (FPGA). Initially the system is calibrated using pure water. We performed measurements in NaCl and CuSO4 solutions at different concentrations. The system detected speed variations of approximately 1.0 m/s in relation to the concentrations. Therefore, from didactical point of view, it is possible to perform experiments where small changes in the impurities concentration can be detected and measured. Further, the construction or even the enhancement of the system may be stimulant to students devoted to electronic instrumentation.

Resumo Este trabalho propõe uma instrumentação, simples de manipular, destinado a aulas experimentais de ensino médio ou de graduação, capaz determinar a velocidade do som em barras metálicas através do tempo de voo, i.e., do tempo de propagação de um pulso longitudinal. O pulso é produzido a partir de uma perturbação (choque mecânico) em uma das extremidades de uma barra, sua velocidade é obtida através da razão do espaço percorrido pelo pulso e do tempo de propagação. Encontrou-se para o aço o valor de 4,7 km/s, com 5,3% de incerteza total em relação ao valor teórico. Abstract This work proposes a simple instrumentation, intended for experimental high school or undergraduate levels, capable of determining the speed of sound in metal bars through the flight time, i.e., the propagation time of a longitudinal pulse through the bar. The pulse is produced from a disturbance (mechanical shock) at one end of a bar, its speed is obtained by the ratio of the space traveled by the pulse and its propagation time. For steel, the value of 4.7 km/s was found, with 5.3% of total uncertainty in relation to the theoretical value.

A velocidade do som e o coeficiente de atenuação são amplamente utilizadas na definição de constantes elásticas, caracterização de materiais, diferenciação entre tecidos biológicos, diagnóstico de enfermidades dentre outras. No entanto, devido às características viscoelásticas e dispersivas, em alguns desses materiais a velocidade de fase da onda nem sempre é igual à velocidade de grupo. Dessa forma, dependendo da metodologia de ensaio empregada os valores estimados dessas grandezas podem variar. Assim, a análise de ensaios por ultrassom pode elucidar eventuais divergências existentes. Além disso, o emprego de métodos automatizados de aquisição e análise de dados podem contribuir para redução das incertezas de medidas e possibilitar a avaliação de amostras irregulares. A caracterização precisa dessas propriedades acústicas é de extrema relevância para a indústria e medicina, pois contribui para o desenvolvimento de materiais com propriedades físicas melhores, além de aumentar a exatidão no diagnóstico entre tecidos saudáveis e anormais. Nesse trabalho foi analisado metodologias de ensaios por ultrassom pulso-eco para determinação da velocidade do som e coeficiente de atenuação em amostra a base de ágar-gel, óleo de parafina e glicerina. Os experimentos foram realizados num tanque acústico acrílico com água, a temperatura do meio foi monitorada usando um sistema de termopares. O transdutor de ultrassom foi mantido fixo perpendicularmente a uma placa refletora, em uma distância maior que a do campo próximo. O procedimento de coleta de dados se deu em três etapas, para cada tipo de amostra estudada. Primeiramente, foi avaliado somente as propriedades da água. Em seguida, uma amostra de (25,40±0,67) mm de espessura, e por fim outra de (50,80±0,67) mm. Amostras a base de ágar-gel foram empregadas para validação do sistema de medições. Uma rotina computacional personalizada foi desenvolvida e empregada para adquirir e processar os sinais automaticamente. O coeficiente de correlação linear de Pearson obtido foi de 0,78, indicando uma baixa chance de a água usada como meio de referência influenciar nos resultados das amostras. A medida da espessura obtida com paquímetro e ultrassom mostrou-se compatível, cujo valor da incerteza foi de 0,013 mm. O erro relativo percentual da velocidade do som comparado com a literatura variou entre 0,056% a 0,080%. O processo de automatização dos métodos de ensaios apresentou uma melhora progressiva no coeficiente de determinação, chegando ao seu valor máximo de 0,99. O método de velocidade de fase demonstrou maior exatidão comparado aos que avaliaram a velocidade de grupo. Portanto, conclui-se que as grandezas obtidas de forma automatizada tiveram as menores incertezas e foram mais precisas. Sound speed and attenuation coefficient are widely used in the definition of elastic constants, material characterization, differentiation between biological tissues, disease diagnosis, among others. However, due to the viscoelastic and dispersive characteristics, in many of these materials the phase velocity of the wave is not always equal to the group velocity. Thus, depending on the test methodology employed, the estimated values ​​of these quantities change. Thus, the analysis of ultrasound tests can elucidate any existing divergences. Furthermore, the use of automated data acquisition and analysis methods can contribute to the reduction of measurement uncertainties and enable the evaluation of irregular samples. The precise characterization of these acoustic properties is extremely relevant for industry and medicine, as it contributes to the development of materials with better physical properties, as well as increasing diagnostic accuracy between healthy and abnormal tissues. In this work we analyzed pulse-echo ultrasound test methodologies for sound velocity determination and attenuation coefficient in agar-gel, paraffin oil and glycerin samples. Experiments were performed in an acrylic acoustic tank with water. The medium temperature was monitored using a thermocouple system. The ultrasound transducer was held perpendicular to a reflective plate at a greater distance than the near field. The data collection procedure took place in three stages, for each type of sample studied. First, only the properties of water were evaluated. Then a sample of (25.40±0,67) mm in thickness, and finally another of (50.80±0,67) mm. Agar-gel samples were used to validate the measurement system. A custom computational routine was developed and employed to acquire and process signals automatically. Pearson's linear correlation coefficient of 0.78 indicated a low chance that the water used as a reference medium would influence the results of the samples. The thickness obtained with caliper and ultrasound was compatible, whose value was 0.013. The relative percentage error of acoustic velocity with the literature ranged from 0.056% to 0.080%. The automation of the test methods showed a progressive improvement in the determination coefficient, reaching its maximum value of 0.99. The phase velocity method showed higher accuracy compared to the ones that evaluated the group velocity. The quantities obtained automatically had the lowest uncertainties. Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG

Carbohydrates, historically, are source of energy for humans, however, they don’t useful only for energetic functions. For example, glucose, galactose and lactose have been used in the removal neurotoxic compounds of the brain in patients suffering from Alzheimer’s and, in the pharmaceutical industries, along with other compounds, are used as drug excipients and aid gastrointestinal treatments. From these characteristics and applications, experimental data of density (ρ), speed of sound (u), and dynamic viscosity (η) of D-glucose, D-galactose and D-lactose in aqueous medium have been determined at different concentrations (0 to 3.7 mol·kg-1) and in temperatures T = (293.15 to 343.15) K. Posteriorly, inherent properties of the interactions in the medium, such as apparent molar volume (), standard molar volume (0), apparent molar isentropic compression (), standard molar isentropic compression (0) and other derivated thermodynamic properties were calculated, with the purpose of understanding the behavior of the intermolecular interactions of these carbohydrates in aqueous solution, since they are important for biology, pharmacy, chemistry and medicine. The results showed that carbohydrates are influenced by orientation of hydroxyl group (OH–), since they presented different values for the three measured properties, especially galactose and glucose isomers, due to mutarrotation that glucose suffers in aqueous medium, causing conformational change in its structure. Furthermore, the positive values found for demonstrate that solute-solvent interactions are stronger than solute-solute interactions, and the slight decreases presented for this property suggest that, at some times, there is smaller packing intensity among the molecules present in the mixture as they seek to accommodate. The behavior of is characterized by an increase in the compressibility of the carbohydrate molecules in relation to water due to the strong hydrophilic interactions between solute-solvent. In the solute-solvent interactions, it was observed that the hydrophilic interactions occurring between groups containing the OH–, glycosidic bond and water were predominant to determine the behavior of 0 and 0 of all evaluated systems. Os carboidratos, historicamente, são fonte de energia para os seres humanos, mas não desempenham apenas funções energéticas. Por exemplo, glicose, galactose e lactose têm sido utilizados na remoção de compostos neurotóxicos do cérebro em pacientes que sofrem da doença de Alzheimer e, nas indústrias farmacêuticas, junto com outros compostos, são usados como excipientes de fármacos e auxiliam tratamentos gastrointestinais. A partir dessas características e aplicações, dados experimentais de densidade (ρ), velocidade do som (u) e viscosidade dinâmica (η) de D-glicose, D-galactose e D-lactose em meio aquoso foram determinados em diferentes concentrações (0 a 3,7 mol·kg-1) e em temperaturas T = (293,15 a 343,15) K. Posteriormente, propriedades inerentes das interações existentes no meio, como volume molar aparente (), volume molar padrão (0), compressão isentrópica molar aparente (,), compressão isentrópica molar padrão (0) e outras propriedades termodinâmicas derivadas foram avaliadas, com o propósito de compreender o comportamento das interações intermoleculares desses carboidratos em solução aquosa, uma vez que são importantes para a biologia, farmácia, química e medicina. Os resultados demonstraram que os carboidratos são influenciados pela orientação do grupo hidroxila (OH–), uma vez que apresentaram valores diferentes para as três propriedades medidas, em especial, os isômeros galactose e glicose, devido a mutarrotação que a glicose sofre em meio aquoso, provocando mudança conformacional na sua estrutura. Além disso, os valores positivos encontrados para demonstram que as interações soluto-solvente são mais fortes do que as interações soluto-soluto e as leves diminuições apresentadas para essa propriedade sugerem que, em alguns momentos, há menor intensidade de empacotamento entre as moléculas presentes na mistura conforme elas procuram se acomodar. O comportamento de é caracterizado por um aumento na compressibilidade das moléculas dos carboidratos em relação à água, devido às fortes interações hidrofílicas existentes entre soluto-solvente. Nas interações soluto-solvente,observou-se que as interações hidrófilas, que ocorrem entre os grupos que contêm a OH–, a ligação glicosídica e a água, foram predominantes para determinar o comportamento de 0 e 0 de todos os sistemas avaliados.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:26:20Z No. of bitstreams: 1 Fabio Pedro do Nascimento.pdf: 15047530 bytes, checksum: 1bccb3a6140d0bd9735ca39402fc8d9b (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Pedro do Nascimento.pdf: 15047530 bytes, checksum: 1bccb3a6140d0bd9735ca39402fc8d9b (MD5) Previous issue date: 2016-12-21 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The recovery of oil and gas from Brazil's pre-salt layer has been associated to large quantities of carbon dioxide (CO2), which presents a high quadrupole moment. At high pressures large quantities of CO2 can be dissolved in the oil, therefore knowledge of phase equilibrium data of CO2/hydrocarbon systems is essential for understanding the thermodynamic behavior in these oil fields, as well as the knowledge of thermophysical properties of the oil at different pressures. In order to predict the behavior of hydrocarbons streams, the oil and gas industry uses different thermodynamic models, based on equations of state and mixing rules. The evaluation and improvement of these models depends on the reliability and diversity of the experimental data. The speed of sound is an important property related to the system compressibility and can be used as supporting information in comparative tests of different equations of state. Toluene and tetralin (aromatic molecules), decalin (naphthenic molecule), n-hexane, n-decane and n-hexadecane (linear alkanes) can be used as surrogate to naphtha, gasoline, kerosene and diesel fractions. In this context, the speeds of sound and densities of mixtures containing tetralin, decalin, n-decane and nhexadecane were experimentally measured. The experimental data were correlated with PFP, PHCT, PC-SAFT and SAFT-VR Mie equations of state. To evaluate the capability of the SAFT-VR Mie model to correlate equilibrium data, the phase equilibria of CO2/n-hexane, CO2/toluene, CO2/tetralin, CO2/n-decane and CO2/n-hexadecane were experimentally measured. For CO2/n-hexane, CO2/toluene and CO2/n-decane at higher temperatures the SAFT-VR Mie model predicts a critical point lower than expected. For CO2/tetralin and CO2/n-hexadecane systems the model fails to predict the liquid-liquid region observed in the lower temperatures. Aiming to improve the correlation of the phase equilibria data, the complete polar term (PSAFT-VR Mie) and truncated polar term (tPSAFT-VR Mie) from Karakatsani and Economou [J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9252-9261] were added to the SAFT-VR Mie equation of state. The influence of using only three bodies contribution in the mixing rule of the polar term was also evaluated. The PSAFT-VR Mie model correlated the experimental speed of sound, condensed density, saturated density and saturated pressure data of pure substances with deviations close to the ones obtained with the SAFT-VR Mie model. However, the results obtained with the tPSAFT-VR Mie equation of state were better than the ones obtained with the SAFT-VR Mie model. In general, the PSAFT-VR Mie model with the modified mixing rule for the polar term presented a better performance in correlating the phase equilibria of the investigated CO2/hydrocarbon mixtures A recuperação de óleo e gás da camada de pré-sal brasileira está associada a grandes quantidades de dióxido de carbono (CO2), que apresenta alto momento de quadrupolo. Em altas pressões, grandes quantidades de CO2 podem ser dissolvidas no petróleo, portanto o conhecimento de dados de equilíbrio de fases dos sistemas CO2/hidrocarbonetos é fundamental para o entendimento do comportamento termodinâmico destas reservas, assim como o conhecimento de propriedades termofísicas do óleo em diferentes pressões. Com o intuito de predizer o comportamento de correntes de hidrocarbonetos, a indústria de óleo e gás utiliza diferentes modelos termodinâmicos, baseados em equações de estado e regras de mistura. O desenvolvimento e a modificação destes modelos dependem da qualidade e diversidade de dados experimentais. A velocidade do som é uma importante propriedade relacionada à compressibilidade do sistema e pode ser utilizada como informação suplementar em testes comparativos entre diferentes modelos. Tolueno e tetralina (moléculas aromáticas), decalina (molécula naftênica), n-hexano, n-decano e n-hexadecano (alcanos lineares) podem ser utilizados para representar frações de nafta, gasolina, querosene e diesel. Neste contexto foram determinadas as velocidades do som e massas específicas de misturas contendo tetralina, decalina, n-decano e n-hexadecano. Os dados foram correlacionados com as equações de estado PFP, PHCT, PC-SAFT e SAFT-VR Mie. O modelo SAFT-VR Mie apresentou os menores desvios para os dados experimentais. Para avaliar a capacidade de correlação de dados de equilíbrio de fases do modelo SAFT-VR Mie, foram determinados experimentalmente os equilíbrios de fase dos sistemas CO2/n-hexano, CO2/tolueno, CO2/tetralina, CO2/n-decano e CO2/n-hexadecano. Para os sistemas CO2/n-hexano, CO2/tolueno e CO2/n-decano o modelo SAFT-VR Mie prevê um ponto crítico abaixo do esperado em temperaturas mais altas. Para os sistemas CO2/tetralina e CO2/n-hexadecano o modelo falha em prever a região de equilíbrio líquido-líquido observada nas temperaturas mais baixas. Visando melhorar a correlação dos dados de equilíbrio de fases, foram adicionados à equação SAFT-VR Mie os termos polares completo (PSAFT-VR Mie) e truncado (tPSAFT-VR Mie) de Karakatsani e Economou [J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9252-9261]. Também foi avaliada a influência do uso de somente contribuições de três corpos na regra de mistura do termo polar. A equação de estado PSAFT-VR Mie calculou resultados de massa específica condensada, velocidade do som condensada, massa específica saturada e pressão de saturação de substâncias puras com desvios próximos aos obtidos com o modelo SAFT-VR Mie. Entretanto, os resultados obtidos com a equação de estado tPSAFT-VR Mie foram melhores que os calculados com o modelo SAFT-VR Mie. De modo geral, o modelo PSAFT-VR Mie com regra de mistura modificada para o termo polar apresentou o melhor desempenho na correlação dos dados de equilíbrio de fases das misturas CO2/hidrocarbonetos investigadas

Em artigo recente publicado nessa revista apresenta-se um método para determinar a situação de ressonância em uma coluna de ar, para o cálculo da velocidade do som, usando a técnica de obtenção de fase por curvas de Lissajous. Contudo, alguns aspectos teóricos necessários para o melhor entendimento da técnica, bem como algumas limitações de seu uso podem ser mais bem explorados. Essa nota foi escrita com o objetivo de aperfeiçoar esses aspectos, o que deve ser útil para futuros leitores do artigo. In a recent article in this journal there is a description of a method to determine the resonance of an air column, to calculate the speed of sound, using Lissajous curves. However, some theoretical aspects to improve the understanding of this technique, as well as some limitations of its use can be better exploited. This note was written with the aim of improving those aspects which should be useful for future readers of the paper.

Existem várias técnicas para obter a velocidade do som no ar à temperatura ambiente, desde as mais simples, que envolvem a razão entre distâncias percorridas e tempos até as mais sofisticadas, associadas a fenômenos oscilatórios. Neste trabalho propomos um aparato experimental de considerável baixo custo para medir esta velocidade que envolve figuras de Lissajous e tubos ressonantes. Os fenômenos físicos envolvidos no processo possibilitam ao estudante observar e se aprofundar no entendimento de vários conceitos de física ondulatória, bem como discutir o conceito de superposição de movimentos e pode ser desenvolvido por estudantes do ciclo avançado de cursos de Física e Engenharias. There are several techniques to obtain the sound velocity in air, from the very simple ones, which use the relation between distances and time, until the more sophisticated ones, associated with oscillatory phenomena. In this work we propose an experimental aparathus which involves the Lissajous figures and ressonance tubes. The physical phenomena that appear in the process allow the student to observe and understand several ondulatory processes, as well as the superposition principle and can be applied to engenier and physics undergraduate students.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:36:11Z No. of bitstreams: 1 dissertacao deivisson lopes cunha.pdf: 722008 bytes, checksum: 32956464e53370424e3f3add97c4dad9 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:36:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao deivisson lopes cunha.pdf: 722008 bytes, checksum: 32956464e53370424e3f3add97c4dad9 (MD5) Previous issue date: 2013-03-15 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Speed of sound is a property that is being increasingly used in different technological areas. Furthermore, the speed of sound is a thermodynamic property which is associated with other properties of the medium, such as isentropic and isothermal compressibility, among others. In this context, many studies were carried out to obtain accurate models that can faithfully represent the speed of sound, with average absolute deviations between 0.13 and 24.8%. In this work a database of speed of sound and density at atmospheric pressure for n-alkanes, branched alkanes, n-alkenes, aromatics, alcohols, ethers and esters were collected from the open literature. Using these data a Wada group contribution model recently proposed was used as basis for the development of a new atomic contribution model to predict speed of sound for all families of compounds investigated in this work. It is shown that the proposed model is able to predict the speed of sound for compounds of these families with deviations close to the experimental reproducibility. This work also discusses the effect of branching on the Wada s constant, pointing out the importance of new measurements for this type of compounds. It was also observed that the literature needs more experimental data of speed of sound at atmospheric pressure and different temperature for pure compounds present in biodiesel and fast pyrolysis bio-oil. In this context, this work provides new experimental data of speed of sound and density for five Fatty Acid Methyl Esters, also know FAME s, (Methyl Caprylate, Methyl Caprate, Methyl Palmitate, Methyl Stearate and Methyl Linoleate), and seven pure components of pyrolysis bio-oil at atmospheric pressure for several phenols (phenol, o-, m- and p-cresol), two phenolic ethers (2-methoxyphenol and eugenol) and one phenolic ester (methyl salicylate) at temperatures ranging from (288.15 to 343.15) K. The predictive atomic Wada model was used to calculate speed of sound of FAME s studied in this work, and the deviations were compared with group contribution Wada model. An extension of atomic Wada model was used to predict the speed of sound of pure compounds of fast pyrolysis bio-oil experimentally studied in this thesis. Furthermore, data of densities and speed of sound are correlated with the Prigogine-Flory-Patterson (PFP) model. The properties are well described by the PFP model, however the model presents a systematical deviation on the temperature dependency of the speed of sound. The performance of the predictive atomic Wada model was very satisfactory because its deviations are comparable to, or better than, those obtained in the literature with other models A velocidade do som é uma propriedade que vem sendo cada vez mais utilizada em diferentes áreas tecnológicas. Além disso, a velocidade do som é uma propriedade termodinâmica que está associada a outras propriedades do meio como a compressibilidade isentrópica e isotérmica, entre outras. Neste contexto, muitos estudos foram realizados a fim de obter modelos precisos que possam representar fielmente a velocidade do som, sendo observados desvios absolutos médios entre 0,13 e 24,8%. Neste trabalho, um banco de dados de velocidade do som e massa específica à pressão atmosférica de n-alcanos, alcanos ramificados, n-alcenos, aromáticos, alcoóis, éteres e ésteres, foram compilados da literatura aberta. Utilizando estes dados e baseando-se no modelo de Wada por contribuição de grupo recentemente proposto, foi desenvolvido um novo modelo por contribuição atômica para predizer a velocidade do som de todas as famílias dos compostos investigados neste trabalho. É mostrado que o modelo proposto é capaz de prever a velocidade do som para os compostos destas famílias com desvios próximos da incerteza experimental calculada a partir de diferentes dados da literatura. Este trabalho também discute o efeito da ramificação das cadeias na constante Wada, ressaltando a importância de novas medições para este tipo de compostos. Além disso, observou-se que a literatura necessita de mais dados experimentais de velocidade do som, à pressão atmosférica e diferentes temperaturas para substâncias puras presentes em biodiesel e bio-óleo de pirólise rápida. Neste contexto, o presente trabalho fornece novos dados experimentais de velocidade do som e massa específica de cinco ésteres metílicos de ácidos graxos, também conhecidos como FAME s, (caprilato de metila, caprato de metila, palmitato de metila, estearato de metila e linoleato de metila), e sete componentes puros presentes em bio-óleo de pirólise à pressão atmosférica, de vários fenóis (fenol, o-, m- e p-cresol), dois éteres fenólicos (2-metoxifenol e eugenol) e um éster fenólico (salicilato de metila), a temperaturas de (288,15-343,15) K. O modelo preditivo de Wada atômico foi utilizado para calcular a velocidade do som dos FAME s estudados neste trabalho, e os desvios foram comparados com o modelo de Wada por contribuição de grupo. O modelo atômico de Wada foi utilizado para prever a velocidade do som dos componentes puros presentes no bio-óleo de pirólise rápida experimentalmente estudados nesta dissertação. Além disso, os dados de massa específica e velocidade de som foram correlacionados com o modelo de Prigogine-Flory-Patterson (PFP). As propriedades foram bem representadas pelo modelo PFP, no entanto, para a velocidade do som o modelo apresenta desvios sistemáticos na dependência com a temperatura. O desempenho do modelo preditivo de Wada atômico foi considerado satisfatório, devido os desvios observados serem compatíveis ou até menores do que os desvios típicos obtidos na literatura com outros modelos correlativos para o cálculo da velocidade do som de outras substâncias

Este trabalho apresenta um sistema de geração, aquisição e processamento de sinais de ultra-som para caracterização de materiais. O sistema permite operação nos modos pulso-eco e transmissão-recepção, com taxa de amostragem configurável entre 5 MHz e 80 MHz, sincronismo interno, taxa de repetição dos pulsos de excitação dos transdutores entre 111 Hz e 333 Hz, largura do pulso de 100 ns e amplitude de 200 V. Os circuitos de recepção operam na faixa entre 20 kHz e 30 MHz, com controle de ganho entre -40 dB e +40 dB. Para avaliar o desempenho do sistema, foram realizadas medidas de velocidade de propagação e atenuação em banda larga de ondas ultra-sônicas BUA em acrílico e água. Os resultados obtidos apresentaram desvios inferiores a 1 %, evidenciando que o sistema apresenta boa repetitividade e pode ser utilizado em testes não invasivos e não destrutivos para caracterização de diferentes materiais. This work describes a system for generation, acquisition and processing of ultrasonic signals to be used in material characterization. The system can be used in the pulse-echo and transmission-reception modes, with programmable sampling rate between 5 MHz and 80 MHz, internal triggering, repetition rate between 111 Hz and 333 Hz, pulse width of 100 ns and amplitude of 200 V. The reception circuits operate from 20 kHz to 30 MHz, with gain control from -40 dB to +40 dB. In order to evaluate the system performance, the propagation velocity and broadband attenuation of ultrasonic waves BUA were measured in acrylic and water. The results presented deviation below 1 %, showing good repeatability and demonstrating that the system can be used in non invasive and non destructive tests for different material characterization.

A atmosfera não contém ondas acústicas na aproximação hidrostática. Entre outras ondas, as ondas de Lamb, que se propagam horizontalmente, são as mais rápidas. A velocidade delas é comparável a do som. O valor exato da velocidade depende da escolha do estado básico da atmosfera usado para a linearização das equações hidrotermodinâmicas. Às condições reais da troposfera da Terra corresponde o estado com a estratificação térmica politrópica. A temperatura deste estado decresce em relação a altura a uma taxa de variação constante gama. Supomos que toda a atmosfera tenha uma estratificação politrópica, ou seja, verticalmente finita. Supomos também que a estratificação seja estaticamente estável ou neutra . O perfil vertical das autofunções é expresso, no modelo politrópico, através das funções de Bessel. Por isso, a equação de dispersão que determina os autovalores do problema e, como conseqüência, o espectro das oscilações da atmosfera, é transcendente. A solução mínima desta equação, isto é, gama o autovalor mínimo corresponde à velocidade máxima de propagação de desvios (velocidade da frente). Quando o autovalor mínimo pode ser encontrado facilmente com a ajuda do desenvolvimento da solução em série de potências da pequena diferença . É mostrado que uma fórmula analítica simples, obtida mantendo-se na série só os dois primeiros termos, fornece uma boa aproximação não somente para este caso, como também para o caso oposto quando gama=0. Uma comparação dos cálculos obtidos pela fórmula analítica e, numericamente, pela equação de dispersão completa mostra uma alta precisão da fórmula em todo o intervalo . There are no acoustic waves in a hydrostatic model of the atmosphere. Among the other waves, the most fast ones are the Lamb waves that propagate horizontally. Their speed is comparable with the speed of sound. Its exact value depends on the choice of the basic state of the atmosphere which is used to linearize the hydrothermodynamic equations. It is a state with a polytropic stratification where the temperature decreases linearly with altitude at a constant lapse-rate gamma that corresponds to the actual conditions of the Earth's troposphere. It is assumed that all the atmosphere has a politropic stratification, i.e., it is finite with altitude because gamma >0. We suppose also that the stratification is statically stable or neutral . The vertical profile of the eigenmodes in the polytropic model is described with the help of the Bessel functions. Therefore, the dispersion equation that determines the eigenvalues of the problem, and consequently an oscillation spectrum, is transcendental. The highest propagation speed (the front speed) corresponds to the minimum solution of this equation, i.e., the minimum eigenvalue. When , the minimum eigenvalue can be calculated using the development of the solution into the series by powers of the small difference . It is proved that a simple analytical formula, obtained by keeping in the series only the two first terms, gives a good approximation not only of this limit but of the opposite limit when gamma=0 , too. A comparison of the results obtained by the analytical formula and using the complete dispersion equation shows a good precision of the formula in the whole range of .