Diferencia entre sonido y calor a nivel de partículas

El calor corresponde a movimientos aleatorios de átomos y moléculas. Viaja solo a través de la conducción, lentamente. El sonido consiste en movimientos ordenados , viajando a través de un medio como una onda (aunque también puede quedarse quieto, como en una onda estacionaria). Un gran número de átomos o moléculas se mueven de un lado a otro en sincronía. El sonido eventualmente se vuelve aleatorio, ya que se dispersa en muchas direcciones y finalmente termina como calor.

Se puede hacer una imagen cualitativa de lo que sucede en un gas en términos de si el comportamiento es aleatorio o no aleatorio, oscilatorio o constante.

La temperatura describe los movimientos aleatorios de las partículas que componen algún objeto. Las correlaciones, si existen, desaparecen rápidamente con la distancia entre las partículas. En un gas ideal, las correlaciones no existen, punto.

El sonido y el flujo de gas (p. ej., el viento) no son comportamientos aleatorios. Los comportamientos entre partículas están correlacionados, y estas correlaciones no se disipan tan rápido como lo hacen con la temperatura. La diferencia entre el sonido y el viento es que el comportamiento es oscilatorio en el caso del sonido pero constante en el caso del viento.

Si el calor (o energía térmica) son vibraciones de partículas y el sonido es una onda que se propaga a través de un medio, por ejemplo, vibración de partículas de aire...

Esta oración muestra una serie de malentendidos.

Escribir "calor (o energía térmica)" representa uno de esos malentendidos. ¡No confunda calor y energía térmica! Los objetos tienen energía térmica, pero no tienen "calor".

Considere lo que sucede cuando un objeto pasa de un estado termodinámico inicial a un estado termodinámico final. El cambio en la energía termodinámica del objeto depende solo de los estados inicial y final. Cómo se lleva el objeto del estado inicial al estado final es irrelevante cuando se trata de energía. Ese no es el caso con respecto al calor y al trabajo. Aquí, el camino desde el estado inicial hasta el estado final dicta si la transferencia de energía es en forma de trabajo, calor o ambos. Es un error decir que los objetos contienen "calor" (o "trabajo", para el caso) porque el trabajo y el calor son cantidades dependientes del camino.

El siguiente problema es la "vibración de partículas". Si bien así es como debe observar un sólido para comprender la temperatura, esto no brinda una buena imagen de un gas. El concepto de un gas ideal es el lugar adecuado para buscar para obtener una comprensión del comportamiento termodinámico de un gas. Los gases casi ideales tienen partículas muy pequeñas. Se producen colisiones entre las partículas y las paredes del recipiente del gas; todas estas colisiones son elásticas. Los gases ideales tienen partículas extremadamente pequeñas; idealmente son masas puntuales. Las masas puntuales no chocan entre sí. Solo chocan con las paredes del contenedor.

Esta imagen simple de un gas ideal produce una descripción muy simple de la temperatura y la presión como consecuencia de la velocidad promedio de las masas puntuales que componen el gas. Si bien esa suposición de masas puntuales no es realista, a veces puede ser sorprendentemente precisa. La teoría cinética se puede extender hasta cierto punto para describir gases reales, donde las partículas no son masas puntuales. El lugar para comenzar sus estudios es con un gas ideal y luego relajar algunas de esas suposiciones demasiado simplistas. La mayoría de los textos introductorios de física basada en el cálculo y de química introductoria basados ​​en el cálculo hacen precisamente eso.

No hay mucha diferencia. Las vibraciones térmicas se percibirían como sonido (ruido) si fueran lo suficientemente intensas, pero no lo son. Las amplitudes de vibración térmica a temperatura ambiente son lo suficientemente pequeñas como para que el oído no sea sensible a ellas.

Me han dicho que el nivel de presión del sonido para las vibraciones térmicas está cerca, pero por debajo del umbral de audición, y que la evolución procedió de tal manera que suprimió lo que sería ruido en todas partes. No puedo verificar eso... podría ser un mito.