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声速(声速在不同介质中的差异很大，最高声速是多少，需要何种介质？)

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

声速，又称为音速，说的就是声音传播的速度，虽然我们常会把音速和光速放在一起来说，但二者是截然不同的。

光在真空的传播速度是最快的，且恒定不变，而在其它介质中传播时，速度会出现不同程度的下降，但音速则恰好相反，声音在真空中是无法传播的，它的传播需要介质，而且介质的密度越高，声音传播的速度就越快。

平时里，我们常会将一些物体的移动速度与音速来进行对比，比如超音速飞机，而在这些情况之下，我们所说的音速指的都是标准条件下的音速，也就是在一个标准大气压之下、15摄氏度的环境之中，此时的音速为每秒340米。如果上述条件发生变化，那么声音的传播速度也会随之变化，而且差异会很大。为什么声音在不同的介质中传播的速度会存在很大差异呢？这是由声音的本质决定的。

声音与光不同，光是一种物质，也就是由一个个光子所组成的，但声音不是，声音是一种振动，而声音的传播实际上就是震动在介质中造成的微弱压强扰动的传播。

从声音的本质可知，当介质的密度越高、温度越高、环境压强越大，声音的传播速度也就越快。比如在地球表面，随着高度的增加，声音的传播速度就会逐渐减慢，比如在万米高空之上，声音的传播速度还不足每秒300米。相比环境压强而言，介质的密度对于声音的传播速度影响更大，比如声音在水中的传播速度可以达到每秒1497米，是空气中传播速度的4倍多。声音在水中传播的速度就已经如此之快了，但如果传播介质时固体，那么速度会更加惊人，比如当水变成冰，声音在其中的传播速度就可以达到每秒3230米，这已经是空气中传播速度的近10倍了。

冰虽然是固体，但毕竟不够坚硬，如果将传播介质换成更为坚硬的钢铁又会如何呢？它的速度将达到每秒5200米。

声音在钢铁中的传播速度虽快，但距离声音传播的极限速度还差得远，那么声音到底能够跑多快呢？又需要何种介质呢？

别急，先来了解一下声音传播的内在原理，从宏观角度来看，声音的传播就是震动在介质中造成的微弱压强扰动的传播，而从微观角度来看，这种传播是基于原子之间的电磁相互作用，而原子和分子之间的距离越近，电磁作用传播所需的时间就越少，所以传播速度也就越快。随着研究的深入，科学家们又发现，原子的质量与声音传播速度之间存在着密切的联系，原子的质量越低，声音传播的速度就越快。

何种原子的质量最低？当然是氢原子，不过我们日常所见的氢都是以气体形式存在的，而气体的密度是相对较低的，所以声音在氢气之中的传播速度不可能太快。

不过没有关系，物质的形态是可以发生改变的。如果我们能够使温度和压力增加，那么氢则会有气态转化为液态，也就是我们常说的液态氢，如果我们进一步加温加压，液态氢则会转变为固态，而固态的氢会呈现出类似于金属的特性，所以我们又将其称之为金属氢。金属氢的密度极高，且氢原子又是质量最低的原子，所以声音在金属氢中的传播速度就是最快的，根据计算，声音在金属氢中的传播速度可以达到每秒36公里。这个速度是其它任何介质都难以企及的。那么这个速度为什么是计算出来的，而不是测量出来的呢？因为在地球上没有金属氢。

要想让氢元素呈现为具有金属性质的固体，需要极大的压强，这在地球上，这样的条件很难实现。

当然，现在人类已经可以在实验室中制造出金属氢，不过即便制造出来了，很快也便会失去。虽然地球上没有金属氢，也无法长期保存金属氢，但在地球之外，有些星球上却存在着大量的金属氢，比如木星。

木星是太阳系中最大的气态行星，而在木星之上，氢气是大气中最主要的成分。虽说是气态行星，但木星并非从内到外都是气态的。由于木星太大了，所以越是向内部深入，压力就越大，于是氢气逐渐化为液态，所以在木星浓密的大气之下是一片氢的海洋，而在海洋之下，由于压力更大，所以液态氢又逐渐转化为固态，成为了金属氢。可见，在木星的内部，声音的传播速度是最快的。

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。