音有禁有探讨氯化物水溶液的隔音效果解析

1、音有禁有一探討氯化物水溶液的隔音效果摘要本研究以特別釘製的木箱模擬噪音源所在的空間，將一面裁出的窗口作為聲 音傳出的裝置，再用不同的溶液種類和不同濃度的溶液所填充的小箱子堵住窗 口，以分貝器測量聲音傳出後的音量，並比較其隔音效果。除此之外，我們針對 不同頻率和分貝的音源對隔音效果的影響來實驗，希望找出良好的隔音方法。我 們的實驗結果如下：一、響度會隨著測量距離加大而遞減。二、當空木箱中音源頻率1000赫茲響度80分貝時，其隔音效果最佳。三、溶液濃度越大，其隔音效果越好。四、相同濃度下，U A族氯化物比IA族氯化物隔音效果佳。五、相同濃度下，同一族中其分子量越大時，其隔音效果越差。六、溶液中所含

2、粒子數越多，則隔音效果越佳。關鍵詞：噪音、隔音、氯化物10壹、研究動機 每當準備睡覺的時候，三不五時的可以聽到鄰居唱歌喧鬧的聲音，將 我們吵得無法休息，也因此激起了我們對噪音防治的好奇心。我們在南一 版國中第三冊的自然課本中曾經學到有關噪音對環境的影響 ，所以我們決 定針對噪音，找出良好的隔音方法。貳、研究目的一、固定音源頻率與響度測測量距離與聲音衰減程度的影響二、觀察隔音箱內部無填充物時，音源響度及頻率對聲音衰減程度的影響三、相同音源條件下，觀察隔音箱內部填充氯化物溶液濃度與響度衰減程 度之關係參、研究設備及器材一、製作工具螺絲釘、一般螺絲起子、棉線、洋眼、熱熔膠二、實驗器材木製正立方體木箱

3、(60*60*60cm)木製立方體木盒(22*22*5cm)、保麗 龍、喇叭X 1分貝器X 1訊號產生器 X 1、捲尺三、隔音材質氯化鈉、氯化鉀、氯化鋇、氯化鍶肆、研究過程或方法一、 設計實驗裝置(一 ) 大木箱1. 用螺絲釘將木板釘製成正立方體的木箱 (60cm*60cm*60cm，) 其中 一面開一正方形孔(20cm*20cm)將之稱為隔音窗口，並在其邊 緣黏接一支尺 (如照片一 )，方便實驗時，能在固定距離下放至分 貝器測量音量。2. 內部除了隔音窗的位置，其餘位置均鋪上厚約4cm的保麗龍板， 以減低回音並防止聲音透過木板傳出，而造成測量上的誤差。照片一、木製正立方體木箱（60*60*6

4、0cm）（二）喇叭的掛置1. 先將開有隔音窗的木板取下，用兩個反向相黏的洋眼，將發聲喇 叭懸吊在一條通過頂部正方形對角線的棉線上，並將喇叭滑動至 棉線中點，以減少音源與木箱的共振。2. 接著，把喇叭口對著隔音窗位置，再用兩條棉線，分別通過喇叭 上左右的小孔，固定在木箱內部的底面，使其發聲時不會左右旋 轉，造成誤差。（如照片二）3. 將訊號產生器接線末端的鱷魚夾接上喇叭，讓喇叭能發出訊號產生器上調到的頻率的聲音並能調整聲音的振幅。（如照片二）（三）隔音箱1. 用木板釘製幾個小木盒（22cm*22cm*5cm）將之稱為隔音箱，內 部裝入塑膠帶，讓溶液裝入時能不浸溼隔音箱的內部。用木塊堆 疊到使隔音

5、箱放上時剛好能堵住隔音窗口的高度，以解決用手固 定隔音箱的不便，以及可能會產生影響測量的問題。（如照片四）照片二、喇叭的掛置照片三、訊號產生器照片四、隔音箱照片五、實驗測量、實驗步驟（一）固定音源頻率與響度測測量距離與聲音衰減程度的影響1. 將捲尺壓在大木箱下，使其刻度 Ocm處對準隔音窗窗口，並將之拉直，另一端以重物壓著，使捲尺固定不動。2. 將音源調至1000赫茲，大木箱內a點為80分貝，不擺置隔音箱, 改變測量距離 （測量點在捲尺上的位置 ）為 10、 20、30、40、50、 60、70、80、100 120、140 （cm等距離時，紀錄分貝器讀數。（二）隔音箱內部無填充物時，音源響度

6、及頻率對聲音衰減程度的影響1. 將音源頻率調至 250赫茲，以測量板擋住隔音窗口，將分貝器伸入測量板內約一公分處，測量大木箱內 a點音量，調整音量，使 之為 60分貝。2. 改用空的隔音箱擋住隔音窗口 ，紀錄箱外b點音量，開始測量後，紀錄第 10秒時分貝計顯示之讀數。3. 改變響度為 70及 80分貝，重複步驟 1.、 2。4. 改變音源頻率為 500赫茲、 750赫茲、 1000赫茲、 1250赫茲、 1500赫茲、 1750赫茲及 2000赫茲，重複步驟 13。（三）相同音源條件下，觀察響度衰減程度與隔音箱內部填充氯化物溶液 濃度之關係1. 調配1600ml、重量百分濃度5%的氯化鈉，將之

7、倒入內部裝有 塑膠袋的隔音箱中，並把隔音箱的開口封住。2. 訊號產生器上的頻率調至1000赫茲，將大木箱內a點音量調至 80分貝。3. 將步驟1中設計好的隔音箱堵住窗口，測量箱外 b點音量。4. 將放入隔音箱的氯化鈉水溶液，改為 10%、 15%、 20%並重複步 驟 2 4。5. 改取氯化鉀、氯化鍶、氯化鋇，重複上述步驟1 到 4。伍、研究結果 、固定音源頻率與響度測量距離與聲音衰減程度的影響圖一 ：1000Hz 8CMB時距離與聲音音量的關係音1d-1000 Hz SOdB距離E）（一）由圖一顯示，聲音衰減在0-60公分測量距離內，響度是以等比 例下降，60公分後數據較無規則性；距離大於

8、120公分時數值 還驟降，所以量測範圍最好是在 60公分之內，測量值較穩定。、觀察隔音箱內部無填充物時，音源響度及頻率對聲音衰減程度的影響圖二：音源響度對聲音灵減的影響音源頻率（Hz）聲音衰濒的數値帀3（一）由圖二顯示，無論頻率為何，60分貝時其隔音效果最差，且與 70 和80分貝的隔音效果落差大；70分貝與80分貝時的隔音效果大略 相同，但80分貝時聲音衰減的數值偏高。（二）響度固定為60分貝時，各頻率之隔音效果差異較大，其中頻率為 1750赫茲時，隔音效果最佳；響度為 70分貝時，各頻率之隔音效果差異較60分貝時大，且效果較好，頻率為1750赫茲時其隔音效 果最佳；響度為80分貝時，頻率1

9、000赫茲其效果較好而頻率1750 居次；無論原音響度為60、70或80分貝，頻率為1500赫茲時， 其隔音效果最差，且與其他頻率之效果落差大。三、相同音源頻率及響度下，觀察隔音箱內部填充氯化物溶液濃度與響度衰減程度之關係圖三：MCI濃度對聲音衰減的影響聲音衰減的數値(臼E2 72-NaCI10%15跖20%8&26 4 2 6 &G.6.22 2 2.85.2濃度佻）圖四：KCI濃度對聲音衰減的影響聲音衰减的數値Q 310% 15%20%濃度）圖五：BaCJ濃度對聲音衰減的影響12聲音衰減的數値d E濃度俛）圖六：SrCI2濃度對聲音衰減的影響聲音衰減的數値不E濃度SrCI220%圖七：5%

10、各種氯化物對聲音衰減的影響35 5%25.88243626.84295 0 5 0 5 02 2 11 音衰減的數値-d氯化物圖八：10%各種氯化物對聲音衰減的影響30 14%聲音衰减的數値【5 0 5 02 2 11 10%26Z4.726.9&30.58NaCIKCIBaCI2SrCI210氯化物圖九：15%各種氯化物對聲音衰減的影響353025巩20 咸15 扫10聲5B 0d b|15%NaCI26.28KCIBaCl2SrClZ25.1627.4430.84氯化物 15%圖十：20跖各種氯化物對聲音衰減的影響 20%G04505050503 3 2 2 1 1聲音衰減的數値(已15在

11、實驗三中，將氯化物做比較可以得知：（一）由圖三到圖六可觀察出，同種溶液其濃度越濃時，其隔音效果越 好。（二）由圖七到圖十可觀察出，相同濃度下，同一族其分子量越大時， 其隔音效果越差。例: 5%下 氯化鍶29.00分貝氯化鋇26.84分貝氯化鈉25.88分貝氯化鉀24.36分貝其中NaCIKCISrC2BaCh分子量58.474.5158.5208.2（三）n A族金屬的氯化物（鍶、鋇）比ia族金屬的氯化物（鈉、鉀），在相同濃度下，隔音效果更好聲音衰減的數値(d B -5 0 54 4 330O2/用=&371 BaCI2-t一*ytF.2 T 2.13線性(灯口2)R2 = 0.962圖十一：

12、溶質莫耳數對聲音衰減影響y = 1.7801X+ 28.167線性 1胚1)IIIIIIIIk1234567S線 feNaCl)圖一二：溶質離子總莫耳數對聲音衰減的影響19 - 卜八O-86420864203333322222y = g.5925x + 28.169BaCI2R2 = 0.9374y = 03279x+ 26,28W 二 0.9003R2-0.9257y = 0,10&2x +25442V-0.1194X + 24.134R J 0.9622246 S 10121416KCINaCl線性閑匚12）線性(KCI)線性蚀口）離子總莫耳數rrolE陸、討論、本實驗所指的隔音效果，是指

13、聲音傳至隔音箱時，能量部分被反射 回原介質或被隔音箱材質吸收，最後穿透出來的能量；故測量時a點音量是指，音源發聲被隔音箱內的吸音材質 （保麗龍），部分吸收部分 反射或共振等因素，所造成箱內的音量；而 b 點音量是指，隔音箱內 的聲音穿透隔音窗後，部分吸收部分穿透的音量；最後將 a、b 點音量 差定義為聲音衰減數值 ，聲音衰減數值越大代表隔音效果越好。二、本實驗中的背景噪音，是指音源未發出的聲音時，實驗室內的聲音；根據實驗結果背景噪音約在 3050分貝，故實驗時音源響度選擇從 60 分貝開始測量。每次測量前務必測量實驗室的背景噪音，並檢視 b 點 測得音量須大於背景噪音。三、因為想求得較精細的音

14、源頻率對隔音效果影響，故本實驗只選擇2502000Hz的音源頻率進行實驗，將來可延伸做更高頻的音源。四、本實驗音源響度設定在60dB80dB因為喇叭功率不佳，當音源響度高 於 80分貝時，較高頻率的聲音容易會有滋滋的雜訊聲音，故沒有 採用 90分貝以上的音源實驗數據。五、測響度的工具為分貝計 ，但分貝計的讀數會變動 ，開始測量約 10秒後，分貝計讀數變動範圍會變小。故本實驗響度的測量是以開始測量後第 10秒所讀到的讀數為準，每隔五秒再讀一次，紀錄五次數據求平均， 即為測量值。六、本實驗所用的氯化物，因實驗室現有藥品及時間限制，故各族只取兩 種作比較，將來可延伸取得更多種氯化物加以驗證。七、本實

15、驗欲求得隔音效果，故只需固定測量位置在距隔音箱5 公分處即可。八、由實驗二顯示，當以空箱子當作隔音箱時，隔音效果最佳為1000赫茲80分貝，故實驗三以此音源做實驗。九、實驗三中濃度採用重量百分濃度，欲比較相同莫耳濃度下（不同種溶液其所含粒子數相同下 ），是否分子量或離子個數與隔音效果之關係，故 假設：溶液體積與溶質體積相同 1600ml水（重1600g）,將重量百分濃 度轉換成容積莫耳濃度，由圖十一與圖十二可觀察出（一）圖一，溶質莫耳數對隔音效果可看出，1 A族氯化鈉與氯化鉀 溶質莫耳數與隔音效果斜率相近，代表I A族氯化物其隔音效果 接近，但氯化鈉優於氯化鉀；但U A族氯化鍶、氯化鋇斜率差異

16、 較大。（二）圖十二，若考慮氯化物會解離，假設百分之百解離，將溶質莫耳 數乘於分子中所含原子個數，做成溶質離子總莫耳數對隔音效果 關係圖，由圖中可知I A族與UA族離子總莫耳數與隔音效果斜 率會較接近。（三）溶液中所含粒子數也會影響隔音效果。柒、結論一、聲音的響度會隨著距離的增加而遞減二、當大木箱中音源頻率為 1000赫茲且響度為 80 分貝時，其隔音效果最 佳。三、隔音溶液的濃度越大，其隔音效果越好四、比較IA族金屬與IIA族金屬的隔音效果時，U A族金屬的隔音效果比 IA 族金屬隔音效果佳。五、同一族的金屬中，分子量越大的金屬，其隔音效果越差，分子量越小的金屬，隔音效果越好六、溶液中所含粒子數越多，則隔音效果越佳。捌、參考資料及未來展望一、參考資料（一）南一書局， 2008，國中自然與生活科技第 3 冊，南一書局企業股 份有限公司出版，台南。（二）黃國棟，王栢村， 2004，環境振動及噪音