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声音在不同温度下传播速度一样吗

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  声音的传播速度一般来说只跟介质有关,相同的介质在不同的条件下传播速度会有一些不同,但这都是科学研究的成果,也不必细究,下面是出国留学网小编为您带来的“声音在不同温度下传播速度一样吗”,希望您喜欢!更多详细内容请点击出国留学网(m.liuxue86.com)查看。

  声音在不同温度下传播速度一样吗

  首先,声波是一种波动,声源发出声音后要经过一定的介质才能向外传播,即声波是依靠介质的质点振动传递声能的。当介质发生变化(包括介质材料的变化,密度及温度的变化等)时,声音的传播也会随之发生变化,例如声速改变,传播方向改变等。在众多的介质变化中,空气温度的变化将会使声速发生改变,这种变化具体表现为:声音在高温空气中传播的较快(温度高,作为传播介质的气体分子越活跃,声波传播越快),其速度与热力学温度的平方根成正比。由于声速的改变,将使声波向温度低的一侧弯曲。

  当大气温度随高度的减小而降低时,声速也随着高度的减小而降低,表现为声波传播方向向上弯曲,此时地面附近的声音将在离声源一定距离的地面上掠过,而在离声源较远的地方形成声影区,如下图所示。例如在炎热的下午,地面被晒得很热,大气温度随着海拔的升高而降低,在这种情况下,靠近地面的声波向上弯曲并远离地面上的听者,降低了所听到声音的声压级。大气温度的作用在与声源距离超过60m以后才会变得明显。

  当大气温度随高度的增加而提高时,声速也随高度的增加而增大,从而使声波的传播方向向下弯曲。这时,地面上声源所发射的声音集中于地面附近区域(高度方向)向外传播,增加了传播的距离。例如在夜间或者清晨,地面冷却,大气温度梯度与白天相反,地面的气温低于高空,在这种情况下,声波向着地面弯曲,如果地面是反射表面,声波将沿着传播方向跳跃着传播,可以传播的更远,如下图。

  现假设地面上有一房间,距离房间较远处(>60m)有一声源,不考虑空气对声能的吸声,则

  (1)白天时,地面温度较高,由于房间与声源的距离较远,温度对声波传播的影响作用明显,故可认为房间位于声影区,房间内听到声音的声压级降低,但仍可听到声音;

  (2)夜间,地面冷却,声波受温度作用,一定程度上增加了传播的距离,在不考虑声能衰减的情况下,房间内可明确听到该声源发出的声音。

  综上可知,大气温度对声波的传播主要表现为使得声波传播方向发生略微改变,并不能阻止声波的传播。如果没有墙体等围护结构存在(如夏季阴凉处与太阳暴晒处的界面),声波将直接借助空气分子从低温气体向高温气体(或相反)传播;当有墙体存在的室内外情况,围护结构将成为阻挡声音传播的主要因素,温度的影响可以忽略。

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