声音在固体里时,为何比在气体里传播快很多?

如题所述

声音传播不像光,它需要介质,并且介质密度越大,它传播的速度则越快,这是因为固体的密度最大,所以声音在固体中传播比在液体中快。只要其波源的频率不变,那么波的频率也就不变,而波的波速是由介质决定(如固体液体)是最慢的,所以在空气中就要看介质了。

一、固体:铜(棒) 3750m/s;大理石 3810m/s;铝(棒) 5000m/s;铁(棒) 5200m/s

二、液体:软木 500m/s;煤油(25℃) 1324m/s;蒸馏水(25℃) 1497m/s;海水(25℃) 1531m/s;冰 3230m/s

三、气体:真空 0m/s(也就是不能传播);空气(0℃) 331m/s ;空气(15℃) 340m/s;空气(25℃) 346m/s

一般固体的弹性模量会比气体大5~6个数量级,但密度只相差3~4个数量级,相除开根号之后,大约固体声速会比气体声速高一个数量级(10倍)左右。也就是大密度的物质,模量往往会高出更多,抵消了密度的影响,看起来就好像“密度越大,声速越大”。不过各种物质的密度和模量没有必然联系(否则计算公式就可以进一步简化了)。

另外,声波传递是受迫振动,并不是介质热运动越快就传播越快。气体热运动更快,但是无法把振动状态很好地传递给邻近的分子。声速本质上还是要看振动状态的传递速度,而不是分子本身的运动速度。这也是为什么不同频率不同强度的声波具有相同的声速,而不是你喊越大声(振动幅度大)、音调越高(振动频率高)声就越快。

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第1个回答  2021-02-05
因为空气的密度较低,含有的物质比较少,而固体的分子很密集,所以声音在固体里时,比在气体里传播快很多。
第2个回答  2021-02-05
因为声音传播是机械振动传播,在高密度介质中传播速度更快,自然固体传播比空气传播快
第3个回答  2021-05-27