2023年初中物理声学:声音的传播

声音与温度之间的关系：声速会随温度的升高而增大，0℃时，声音在空气中的传播速度为331.45M/S。温度每升高1℃，声音在空气中的传播速度增加0.61M/S。即C=(331.45+0.61T/℃)M/S。

为什么会这样呢?首先容易想到的原因有两点：空气密度随气温的变化和分子热运动随温度的变化，那到底是那种原因的影响?

首先分析密度，温度越高，空气的密度越低，这点是符合我们生活常识的(热胀冷缩)，那么声音在密度高的空气中传播速度是快还是慢，我们在初中物理中学过声音是振动产生，传播速度C固体>C液体>C气体，而造成不同状态传播速度不同的原因就是物质内部分子的密度不同，固体分子结合紧密，振动很容易从一个分子传递给另一个分子，声音传播的速度就快;气体中分子间距大，振动传播的速度就慢很多。这样分析的话，随着温度升高，空气密度减小，那声音的传播速度应该下降才对，但是事实恰好相反。

再来分析分子热运动，温度越高，气体分子的热运动就会更剧烈，气体分子之间碰撞的概率增加，声音的振动传播也就更容易更快，声速也就越大，这个是符合我们的理论的。

总的来说，气体分子由于间距大，分子之间几乎没有作用力，所以尽管随温度升高，密度减小，声速减小，但是密度对声速的影响远远小于分子热运动的效果对声速的影响，所以声速最终还是增加。

当空气中不同区域的温度有区别时，声音的传播速度不同，将导致声音传播的方向是向着低温方向的，所以高处的人更容易听到低处的声音。

所以在炎热的下午，地表温度高，大气温度随着海拔升高而降低，声音传播如下：

声音传播的水平距离较近。

在夜晚或者清晨，地面温度低，而空中温度稍高，声波将向地面弯曲，在地表反射并进一步传播，传播水平距离较远。

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