什么物质可以传声,为什么固体传声速度最快?

什么物质可以传声【什么物质可以传声,为什么固体传声速度最快?】

什么物质可以传声,为什么固体传声速度最快?


固体液体和气体均可传播声波 。纵波是质点的振动方向与传播方向同轴的波 。如敲锣时 , 锣的振动方向与波的传播方向一致 , 故声波是纵波 。
纵波是波动的一种(波动分为横波和纵波) 。亦称“疏密波” , 纵波的传播过程是沿着波前进的方向出现疏密不同的部分 。实质上 , 纵波的传播是由于介质中各体元发生压缩和拉伸的变形 , 并产生使体元回复原状的纵向弹性力而实现的 。因此纵波只能在拉伸压缩的弹性的介质中传播 , 一般的固体、液体、气体都具有拉伸和压缩弹性 , 所以它们都能传递纵波 。声波在空气里传播时 , 由于空气微粒的震动方向与波的传播方向一致 , 所以是纵波 。
为什么固体传声速度最快?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)

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