¿Cuál es la presión mínima de un medio para el cual puede existir una onda de sonido?

Obviamente, no es un corte agudo, pero como guía general, las ondas de sonido no se pueden propagar si su longitud de onda es igual o menor que el camino libre medio de las moléculas de gas. Esto significa que incluso para presiones arbitrariamente bajas, el sonido seguirá propagándose siempre que la longitud de onda sea lo suficientemente larga. Posiblemente esto sea estirar un punto, pero incluso en las nubes de gas interestelar las ondas sonoras (más precisamente, las ondas de choque) se propagarán, pero su escala de longitud es del orden de los años luz.

Espero que no haya una presión mínima .

Una onda de sonido es una onda de densidad. Si las partículas están cerca unas de otras, interactuarán debido a fuerzas fuertes como la fuerza de van der Waals y la fuerza de Coulomb. La reducción de la presión en volumen constante conduce a largas distancias entre las partículas.

Supongamos que las partículas tienen una gran distancia e ignoramos incluso las fuerzas más débiles que quedan, como la fuerza de la gravedad. El gas está ahora en un equilibrio termodinámico . Luego se crea una onda de choque al presionar dos partículas juntas. Esta onda de choque se moverá a través de los medios y se descompondrá como se sabe a partir de partículas a mayor presión. La velocidad de propagación del sonido aumentará con la presión.

Será difícil de medir, porque el efecto se superpone con el movimiento térmico aleatorio de las partículas. Pero eso es más bien un problema técnico.

Si estás interesado en estas preguntas, también deberías echar un vistazo al experimento mental del demonio de Maxwell .

Efectivamente cero, pero se necesita un esfuerzo mental para llegar allí.

Cuando se trata de un gas, una presión más baja significa que hay un camino libre medio más largo, lo que significa que se puede esperar que los átomos/moléculas se alarguen cada vez más entre colisiones. Puede obtener esto espaciando más las partículas (densidad más baja) o ralentizándolas (temperatura más baja). A medida que aumenta este tiempo entre colisiones, su sistema se parece más a un grupo de partículas que se mueven en una dirección, en lugar de a un grupo de partículas que "salpican" de un lado a otro. En este límite de presión cero, ya no obtienes una propagación de onda de sonido interesante, y estoy bastante seguro de que esto es lo que guía tu intuición.

Los líquidos, por otro lado, son muy prometedores. El helio líquido-II (helio superfluido) es muy extraño: puede fluir cuesta arriba para escapar de un contenedor y conducirá el calor mejor que cualquier material conocido. Se considera que esta conducción de calor es transportada por el sonido, aunque es más probable que encuentre el término "fonón" en la literatura. Los fonones se pueden observar a presiones de fluido muy bajas, lo que significa que el sonido se puede propagar a presiones muy bajas en este sistema.

Empíricamente, la Altitud/Presión donde el sonido deja de propagarse se puede determinar en una cámara hipobárica. Simplemente coloque un dispositivo emisor de sonido en la cámara con un micrófono. Un manómetro de mercurio en la cámara puede determinar la 'altitud' donde el sonido deja de transmitirse al micrófono.