第80节
这是不是自相矛盾呢?
我们耳朵听到的声音,是由传播声音的原子或分子构成的媒质的振
运动带来的振动所引起的。振动把附近的分子推到一起,并压缩这些分子。被压缩的分子在分开时,就在邻近区域引起压缩,这样,这种压缩区似乎是从声源向外传播,压缩波从声源向外传播的速度,就是声音在该媒质中传播的速度。
声速取决于构成物质的分子的固有运动速度。例如,一旦空气的某一部分受到压缩,分子就会由于它们自身固有的无规运动再次分开,如果这种无规运动是快速的,那么受压缩部分的分子就会迅速分开,并快速地压缩邻近部分的分子。邻近部分的分子也快速分开,并快速地压缩下一部分。于是,总的说来,压缩波就很快地向外传播,因此声速就高。
凡是能提高(或降低)空气分子固有速度的东西,都会提高(或降低)空气中的声速。
巧得很,空气分子在较高的温度下比在较低的温度下运动得快些。正是由于这个原因,声音在暖空气中比在冷空气中传播得快些。这同密度没有任何关系。
在0℃,也就是水的凝固点时,声音以每小时1,193公里的速度传播。温度每升高1℃,速度每小时就提高约2。2公里。
一般说来,如果构成气体的分子比空气分子轻,那么,这种气体的密度就要比空气低。较轻的分子运动得也较快。声音在这种轻的气体中传播的速度比在空气中快,这不是由于密度的改变,而是由于分子的运动较快。声音在0℃的氢气中的传播速度是每小时约4,667公里。
当我们说到
体和固体,情况就与气体大不相同了。在气体中,分子彼此相隔很远,几乎不互相干扰。如果分子受到推
而彼此更接近起来,它们仅仅是通过无规运动而彼此分开,但在
体和固体中,原子和分子是相互接触的。如果它们受推
而挤到一起,它们的互斥力就会非常快地迫使它们再次分离。
对于固体来说,尤其是这样。在固体中,原子和分子多少比较稳固地保持在各自的位置上。它们保持得越是稳固,它们被推
到一起时,弹回的速度就越快。因此,声音在
体中的传播速度比在气体中快;在固体中传播得更快;在刚
固体中则传播得最快。密度并不是声音传播快慢的根本原因。
因此,声音在水中以每小时约5,200公里的速度传播,在钢中则以大约每小时约18,000公里的速度传播。