Чому швидкість звуку в різних середовищах відрізняється

Гази, рідини і тверді тіла мають різну пружність і щільність, а швидкість поширення звукової хвилі безпосередньо залежить від цих властивостей. Пружність і щільність визначаються будовою речовини і реакцією частинок на тиск, тобто впливом звукової хвилі.

У твердому тілі атоми зв’язані між собою електричними силами і утворюють кристалічну решітку. Як тільки тиск зміщує одну частку, разом з нею зрушуються інші. В повітрі і газах все по-іншому. Атоми не пов’язані між собою. Вони перебувають у постійному тепловому русі, а під дією звукової хвилі до теплового руху додається коливальний. Саме воно задає напрямок поширення хвилі.

Швидкість звуку в повітрі і газах

В різних газах звук поширюється з різною швидкістю. При 0°С швидкість звуку в повітрі складає близько 331 м/с. Це набагато менше, ніж у море (1,5 тис. м/с) і металах (5 тис. м/с).

Цікаво, що на швидкість звуку впливає температура. Так, при 20°С хвиля проходить 344 метри за секунду.

Якщо говорити про газах, то не дивно, що азот і кисень, що входять до складу повітря, мають майже таку ж швидкість звуку, як і він. Азот — 334 м/с, кисень — 316 м/с. Швидкість звуку у водні та гелие набагато вище — 1284 і 965 м/с. Це пояснюється закономірністю: чим менша молекулярна маса, тим більше швидкість звуку в газі.