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什么物質(zhì)可以傳聲,為什么固體傳聲速度最快?

什么物質(zhì)可以傳聲【什么物質(zhì)可以傳聲,為什么固體傳聲速度最快?】

什么物質(zhì)可以傳聲,為什么固體傳聲速度最快?


固體液體和氣體均可傳播聲波 ??v波是質(zhì)點(diǎn)的振動方向與傳播方向同軸的波 。如敲鑼時(shí) , 鑼的振動方向與波的傳播方向一致 , 故聲波是縱波 。
縱波是波動的一種(波動分為橫波和縱波) 。亦稱“疏密波” , 縱波的傳播過程是沿著波前進(jìn)的方向出現(xiàn)疏密不同的部分 。實(shí)質(zhì)上 , 縱波的傳播是由于介質(zhì)中各體元發(fā)生壓縮和拉伸的變形 , 并產(chǎn)生使體元回復(fù)原狀的縱向彈性力而實(shí)現(xiàn)的 。因此縱波只能在拉伸壓縮的彈性的介質(zhì)中傳播 , 一般的固體、液體、氣體都具有拉伸和壓縮彈性 , 所以它們都能傳遞縱波 。聲波在空氣里傳播時(shí) , 由于空氣微粒的震動方向與波的傳播方向一致 , 所以是縱波 。
為什么固體傳聲速度最快?聲音在介質(zhì)中的傳播依靠的是介質(zhì)中粒子的碰撞 , 當(dāng)碰撞的方向越容易與聲波傳播方向一致時(shí) , 速度就越快
。在氣體液體固體中 , 這粒子一般是分子或者原子(在后面為了方便統(tǒng)稱分子) 。氣體液體固體三種物態(tài) , 最基本的區(qū)別是分子的平均自由程 , 或者說被束縛的程度不同 , 也可以說是平均間距不同 。氣體中的分子無規(guī)則運(yùn)動的自由程大 , 就是說在下一次碰撞之前跑的距離遠(yuǎn) , 也就是等待下一次碰撞的時(shí)間長 , 這樣機(jī)械波的傳播自然耗費(fèi)更長的時(shí)間 。而液體的平均自由程要小得多 , 分子只被固定在某一個(gè)小的區(qū)域進(jìn)行振動 , 下一次碰撞所需的時(shí)間短 , 如此機(jī)械波傳播的速度就快一些 。固體比液體的平均自由程更小 , 所以傳播更快 。
所以說從宏觀上來看 , 一般的按照密度而言 , 固體>液體>氣體 , 所以會出現(xiàn)這種情況 。但也不是絕對的 , 故以密度來區(qū)分聲速并不是十分正確 , 例如水和冰 。但眾所周知冰的密度比水小 。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)知道 , 溫度對聲速的傳播也有很大貢獻(xiàn) , 一般同種介質(zhì)溫度升高聲速變快 , 
當(dāng)然這可以用溫度升高 , 分子振動速度加快來解釋 。除此之外還有材料的問題 , 形狀、摻雜等都能改變其傳播聲音的速度 。所以聲音傳播的速度 , 和介質(zhì)中的分子之間相互作用有很大的關(guān)系 , 如果介質(zhì)中分子相互作用很強(qiáng) , 那么傳播的速度就比較快 , 相反的 , 如果比較弱 , 即便密度比較大 , 聲音傳播的速度也不會很高 。(例如鐵和鉛)

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