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之前我自己的解释一直是，由于分子之间距离不同导致传播的难易。 但是今天和同事讨论这个问题时，同事提出异议：无论传播难易，传播总是存在，这貌似只可能影响传播的空间范围。而传播速度应该是分子定向振动的速度，但这个速度应该是气体更快，或者可能与物态没有关系。 我哑然了，今天再网上搜索了一下也没有找到能说服自己的解释。 第一次的提问就献给这个难题了，求各位达人帮忙啦，感激不尽！ 【梅雪松的回答(14票)】: 声音在介质中的传播依靠的是介质中粒子的碰撞，当碰撞的方向越容易与声波传播方向一致时，速度就越快。在气体液体固体中，这粒子一般是分子或者原子（在后面为了方便统称分子）。气体液体固体三种物态，最基本的区别是分子的平均自由程，或者说被束缚的程度不同，也可以说是平均间距不同。气体中的分子无规则运动的自由程大，就是说在下一次碰撞之前跑的距离远，也就是等待下一次碰撞的时间长，这样机械波的传播自然耗费更长的时间。而液体的平均自由程要小得多，分子只被固定在某一个小的区域进行振动，下一次碰撞所需的时间短，如此机械波传播的速度就快一些。固体比液体的平均自由程更小，所以传播更快。 所以说从宏观上来看，一般的按照密度而言，固体>液体>气体，所以会出现这种情况。但也不是绝对的，故以密度来区分声速并不是十分正确，例如水和冰。但众所周知冰的密度比水小。 经过实验我们已经知道，温度对声速的传播也有很大贡献，一般同种介质温度升高声速变快，当然这可以用温度升高，分子振动速度加快来解释。除此之外还有材料的问题，形状、掺杂等都能改变其传播声音的速度。 所以声音传播的速度，和介质中的分子之间相互作用有很大的关系，如果介质中分子相互作用很强，那么传播的速度就比较快，相反的，如果比较弱，即便密度比较大，声音传播的速度也不会很高。（例如铁和铅） 【寿天学的回答(4票)】: 在气体和液体中，声波只能以纵波传递，声速公式是c=√(k/ρ) 在固体中，分为纵波和横波，两者的速度也不一样，纵波声速c=√(E/ρ)，横波声速c=√(G/ρ) k为体积模量，E为弹性模量，G为剪切模量，为方便统称模量 ρ是介质密度 说声速固大于液大于气是不完全对的，非同种物质的话很可能不满足。 从公式上看，密度对声速是起到反作用的，但前提是模量相同。 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的传递给邻近的分子。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）声速就越快。 可能会有不严谨的地方，仅供参考 【csxiao的回答(2票)】: 声速的快慢跟介质的不可压缩率（体积模量）和密度都有关系，准确来说其平方与可压缩率成正比，与密度成反比。气体由于不可压缩率非常小，因此虽然密度很小，但是声速还是很小，固体的不可压缩率很大，因此声速非常大。 如果弹性够大，密度够小的话，声速可以很快的。天体物理中有很多极大的声速，有些跟光速同数量级，比如在中子星中，声速甚至可以接近光速。以前为了解释光，有很多人采用了以太这种物质，认为光的速度就是以太中的”声速'，以太的特点就是弹性极大，密度极小，这样才能产生光速这么大的速度。 【赵丹的回答(0票)】: 声波不是别的，就是介质本身的宏观振动，所以传播速度由介质本身的宏观物理特性决定。声波不是分子振动，是大群分子的宏观振动，是宏观现象而非微观现象，分子振动是热运动。 【朱松清的回答(0票)】: 音速，指声波在介质中的传播速度，通常用符号c表示。从本质上讲,声速是介质中微弱压强扰动的传播速度，计算公式为：c=sqrt(K/ρ) 式中ρ为介质的密度；K=dp/(dρ/ρ),称为体积弹性模量，dp、dρ分别为压强和密度的微小变化。对于液体和固体，K和ρ随温度和压强的变化很小,主要是随介质不同而异 http://www.hudong.com/wiki/%E5%A3%B0%E9%80%9F 【塔林夫的回答(0票)】: 呃...密度高的物质在声波传播是的距离变少...导致传的更快吧...我是这样想的... 【夏心祥的回答(0票)】: 介质的不同吧，就好像在太空中声音不能传播。。。 原文地址:知乎 |
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