1. 首頁 > 生活百科 > >

聲音在三種介質中的傳播速度 聲音的傳播速度

生活百科聲音


聲音的傳播速度（聲音在三種介質中的傳播速度）2020-10-10 20:04·徐德文科學頻道

可能所有人都知道 ， 真空中光速是30萬公里/秒 ， 這也是這個宇宙中所有速度的最高上限 ， 再沒有什么物質或信息的速度比這更快的了 ， 我們也被這個速度牢牢禁錮在宇宙一隅 ， 難以向更遙遠的宇宙空間邁出小小的一步 。
除了光之外 ， 我們生活中經常遇到的另一個東西就是聲音 ， 可以迅速地從一個地方傳向另外一個地方 。不過聲音的速度比起光速來就要遜遠了 ， 在空氣中傳播的速度大約是340米/秒 ， 只有三分之一公里 ， 是光速的百萬分之一 。
然而聲音在各種介質中的傳播速度是不同的 ， 介質越硬 ， 聲音傳播速度越快 。比如在水中聲音的傳播速度約1500米 /秒 ， 在鐵中聲音傳播速度則超過5000米 /秒 ， 目前測得最快的是在金剛石中的傳播速度 ， 約為18000米 /秒 。

【聲音在三種介質中的傳播速度 聲音的傳播速度】那么 ， 聲音傳播速度究竟有沒有極限 ， 如果有 ， 這個極限又是多少呢？
倫敦瑪麗皇后大學、英國劍橋大學和俄羅斯高壓物理研究所的一組科學家發現 ， 固體和液體中聲速的極限取決于兩個基本常數 ， 即精細結構常數和質子與電子的質量比 。
這是由于聲音通過介質時 ， 會讓介質的分子相互碰撞 ， 從而在分子間傳遞能量 。但這種能量傳遞會因為慣性而延遲 ， 這意味著當粒子質量較小時 ， 波的移動速度更快 。另一方面 ， 分子之間更強的連接 ， 意味著更少的延遲 ， 每個粒子在觸發鄰近粒子運動之前 ， 可以移動較少的距離 ， 這也是為什么聲音在鐵中比水中傳播更快的原因 。

研究人員因而根據決定這些因素的精細結構常數和質子與電子的質量比 ， 重新構建了計算介質中聲音速度的公式 ， 發現聲速應該隨著原子質量增大而降低 。在公式中插入相關數字后 ， 科學家們得到了聲速的上限略高于36000米/秒 ， 是金剛石中聲速的兩倍 。
為了檢驗這個公式是否正確 ， 科學家們用它算出了聲音在36種不同元素固體介質中的聲速 ， 并與實驗測量值進行了比較 。結果表明 ， 雖然不是所有值都非常接近 ， 但大體都遵循公式提供的斜線 ， 而在這條斜線的上端 ， 是在高于400GPa壓力下形成的金屬氫 ， 聲音傳播速度高達35000米/秒 ， 快于其它所有材料 ， 和他們的預測基本相符 。
看來聲音速度的上限是36000米/秒 ， 這個數值應該是較為準確的了 ， 你記住了嗎？ 以后可能要考的哦！
這項研究發表在10月9日《科學進展》雜志上 。
參考：


    猜你喜歡