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声速(m/s)
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声速(km/h)
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相当于 1 马赫(本环境)
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每 1℃ 变化(m/s)
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计算式
v = 331.3 × √(1 + t / 273.15) (t 为摄氏温度,干空气)
近似口诀:temperature × 0.6 + 331.3,即温度每升高 1℃,声速约增加 0.6 m/s
v = 331.3 × √(1 + t / 273.15) (t 为摄氏温度,干空气)
近似口诀:temperature × 0.6 + 331.3,即温度每升高 1℃,声速约增加 0.6 m/s
| 介质 | 温度条件 | 声速(m/s) |
|---|---|---|
| 空气 | 0℃ | 331 |
| 空气 | 15℃ | 340 |
| 空气 | 20℃ | 343 |
| 空气 | 25℃ | 346 |
| 氦气 | 0℃ | 约 972 |
| 纯水 | 20℃ | 约 1482 |
| 海水 | 20℃ | 约 1522 |
| 木材(松) | 常温 | 约 3300 |
| 铝 | 常温 | 约 5100 |
| 钢 | 常温 | 约 5000 - 5960 |
| 玻璃 | 常温 | 约 4500 - 6000 |
| 金刚石 | 常温 | 约 12000 |
公式适用于理想干空气。湿度增加会使声速略微上升(20℃ 时从干燥到饱和约增加 3 m/s 左右),因此湿度输入仅作提示,不参与计算。空气中声速还与气压无关——这也是很多人觉得反常识的一点:声音的传播速度取决于介质分子运动的平均速率,而它主要由温度决定,与气压无直接关系。
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为什么声速会随温度变
声音是介质分子振动的传递,温度越高分子热运动越剧烈,振动传得越快。所以同样在空气中,夏天声速比冬天快。0℃ 时约 331 m/s,20℃ 时涨到约 343 m/s,到 100℃ 接近 387 m/s。
马赫数是什么
马赫数是物体速度与当地声速的比值。同样是 1 马赫,在 20℃ 的低空对应约 343 m/s,而在零下 50℃ 的高空只需约 300 m/s——这也是为什么超音速飞机在高空更容易突破音障。
声速怎么测出来的
历史上最早用回声测距法(如 19 世纪的意大利实验),现代则用共振管法或相位比较法。日常只要记住"空气中的声速约 340 m/s"就够了——这就是打雷时"先看到闪电、几秒后才听到雷声"的原因,雷声每延迟 3 秒,说明闪电大约在 1 公里外。
为什么固体里更快
固体分子排列紧密、相互作用强,扰动传递更高效,因此钢里的声速约 5000 m/s,是空气中的 15 倍。真空中没有介质,声音根本传不出去,这也是月球上无法直接对话的原因。
你可能还想问
声速和温度是什么关系?
空气中约每升高 1 摄氏度声速增加 0.6 米/秒:15 度时约 340m/s,30 度时约 349m/s;工程估算常按 331.4 + 0.6T 计算,T 为摄氏温度。
不同介质里声速差多少?
差别巨大:空气约 340m/s,水约 1480m/s,钢铁约 5000-6000m/s;介质越致密、弹性越好传声越快,这也是把耳朵贴铁轨能更早听到火车的原理。
海拔升高声速会变吗?
会。声速主要取决于温度而非气压,海拔升高气温下降,声速随之变小;同温层内温度基本恒定,声速也稳定,与直觉的「空气稀薄传声慢」不同。
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