科技术语(每日科技名词声速)
声速
sound speed
又称:音速
定义:声波在介质中传播的速率。
学科:航空科学技术_飞行原理
相关名词:声波 介质 振动
图片来源:视觉中国
【延伸阅读】
闪电之后,过一会才会听到轰隆隆的雷声。这是因为光的传播速度极快(约3×108米/秒),与此相比,声音的传播速度要慢得多,所以传到我们耳朵时会产生时间差。
声速的快慢受很多条件影响。在气温15摄氏度且干燥的空气中,声音的速度为340米/秒;而在0摄氏度的干燥空气中,声速为331米/秒。也就是说,声速会随着气温的下降而变慢。空气的湿度也会影响声速。构成气体的原子和分子的组成发生变化时,声速也会随之改变。例如,在0摄氏度的氦气中,声速为970米/秒,接近干燥空气中的3倍。此外,介质的状态不同,声速也会有很大的变化。例如,水蒸气中声速为473米/秒,水中声速为1500米/秒,冰中声速为3230米/秒。一般而言,按照气体、液体、固体的顺序,介质中的声速会越来越快。
那么,声速的差异是如何产生的呢?
声音来源于介质的振动,振动通过周围的介质连锁传递出去,从而实现声音的扩散。声音能在所有物质中传播。例如敲击鼓面使得周围的空气发生振动,空气稍许浓密的“密”状态与空气略微稀疏的“疏”状态交互出现,不断通过周围的空气传递出去,这样的“密”与“疏”的重复(疏密波,即纵波)到达耳朵,就成为了我们听到的声音。
物质传递声音的情形,可以用连接在弹簧上的重物的模型来表示。重物表示传递声音的物质的原子或分子,弹簧表示构成物质的原子或分子之间结合的强度。重物越轻,振动越快,所以振动能够很快地传递到周围。也就是说,物质的原子或分子越轻,声速越快。氦气比构成空气的主要成分——氧气和氮气要轻,所以与干燥的空气相比,氦气传播声音的速度更快。此外,弹簧越硬,振动频率也就越高。按照气体、液体、固体的顺序,组成物质的原子或分子之间结合的强度越来越强,所以声速越来越快。
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