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《你知道吗？——现代科学中的１００个问题》

Ｉ·阿西莫夫　著
暴永宁　陈养正　钟元昭　吴伯泽　译
碧海听潮声  扫

８０　声音在密度高的物质中（例如在水或钢中）要比
　　　在空气中传播得快；但它在暖空气中又比在冷空
　　　气中传播得快，而暖空气的密度却比冷空气低。
　　　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
的媒质的振荡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１１９３
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４６６７公里。
　　当我们说到液体和固体，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
到推压而彼此更接近起来，它们仅仅是通过无规运动而彼此
分开，但在液体和固体中，原子和分子是相互接触的。如果
它们受推压而挤到一起，它们的互斥力就会非常快地迫使它
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，
它们被推压到一起时，弹回的速度就越快。因此，声音在液
体中的传播速度比在气体中快；在固体中传播得更快；在刚
性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５２００公里的速度传播，
在钢中则以大约每小时约１８０００公里的速度传播。

阿西莫夫《你知道吗？--现代科学中的一百个问题》
科学普及出版社   1984年
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