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事實揭露 揭密真相
(重新導向自 音速)
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聲速,又稱「音速」(每秒340米,每小時1224千米),顧名思義即是聲音的速度,定義為單位時間內振動波傳遞的距離。聲速(波傳遞的速度)與傳遞介質的材質狀況(密度、溫度、壓力…)有絕對關係,而與發聲者(波源)本身的速度無關,而發聲者(波源)與聽者(觀察者)間若有相對運動關係,就形成了多普勒效應;由此觀點,我們可以知道,超聲速時的諸多物理現象(震波、音爆[1]、音障...),其實與聲音無關,而是壓縮波密集累積所產生的物理現象。

特性

聲音的傳播速度在固體最快[2],其次液體,而氣體的聲速最慢。通常聲速是指在空氣中的聲速,為343.2米/秒(1,236千米/小時)。聲速又會依空氣之狀態(如濕度、溫度、密度)不同而有不同數值。如攝氏零度之海平面聲速約為331.5米/秒(1193千米/小時);一萬米高空之聲速約為295米/秒(1062千米/小時);另外每升高1攝氏度,聲速就增加0.607米/秒。

在固體中有兩種可能的聲波,其中一種是與流體相同的縱波,另一種是流體沒有的橫波,兩種不同的聲波可以有不同的傳播速度(例如地震波)。縱波形式的聲速取決於介質的壓縮率和密度,而固體中橫波形式的聲速取決於介質的剛度和密度。

在超流體中也存在兩種不同的「聲波」,第一種聲波是與平常流體相同的密度波,另一種是超流體特有的第二聲波。

聲速差異的原因

我們知道,聲音來源於物體的振動,振動通過周圍的物質連鎖傳遞出去,從而實現了聲音的擴散。物質傳遞聲音的情形,可以用連接在彈簧上的重物的模型來表示,重物就表示傳遞聲音的物質的原子分子,而彈簧則表示構成物質的原子或分子之間的結合強度。由於重物越輕振動的越快,所以振動可以很好地傳遞到周圍,也就是說,物質的原子或分子越輕,聲速就越快。氦氣比構成空氣的主要成分——氧氣氮氣都要輕,所以與乾燥的空氣相比,氦氣傳播聲音的速度更快。另外,彈簧越硬的話振動也就越快,按照氣體、液體、固體的順序,聲速之所以越來越快,就是因為組成物質的原子或分子之間結合越強。

視頻

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參考文獻