音速

音速（velocityofsound，sonicspeed）也叫声速，声速是介质中微弱压强扰动的传播速度，其大小因媒质的性质和状态而异。空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340米／秒。

1、简介

音速也叫声速，指声波在媒质（介质）中传播的速度。其大小因媒质的性质和状态而异。声速顾名思义即是声音的速度，唯声音系以波的形式传播，与一般所理解物体的速度是不同的，所以与其将音速称为声音的速度，倒不如将音速视为波传递速度的指标，音速与传递介质的材质状况有绝对关系，而与发声者本身的速度无关，而发声者与听者间若有相对运动关系，就形成了多普勒效应；也由此观点，穿/超音速时的诸多物理现象，其实与声音无关，而是压缩波密集累积所产生的物理现象。

2、声音产生

一般说来，音速与介质的性质和状态有关。在压缩性小的介质中音速大于在压缩性大的介质中的音速。介质状态不同，音速也不同。音速的数值在固体中比在液体中大，在液体中又比在气体中大。音速的大小还随大气温度的变化而变化，在对流层中，高度升高时，气温下降，音速减小。在平流层下部，气温不随高度而变，音速也不变，为295.2米/秒。空气流动的规律和飞机的空气动力特性，在飞行速度小于音速和大于音速的情况下，具有质的差别，因此，研究航空器在大气中的运动，音速是一个非常重要的基准值。

音速不是一个固定的值。在干燥空气中，音速的经验公式是：

音速u=331.3+(0.606c)m/s(c=摄氏气温)

常温下（15℃），音速为u=331.3+(0.606x15)=340.4m/s,这就是为什么都说音速是340m/s(1225km/h)的缘故.。潮湿空气的音速略有增加，但是幅度不到0.5%,大多数场合可以忽略不计。对于华氏气温，可以用公式换算：F=9C/5+32(C=摄氏气温）。

国际标准大气ISA规定：在对流层中（0~11000m),海平面的气温为15℃，气压101325Pa,空气密1.226kg/?,海拔每升高1000m,气温下降6.5℃。

利用上面的公式计算不同海拔的气温，再综合前面的音速经验公式，就可以推算不同海拔的音速了。

在11000~20000m的高空（属平流层,气温基本没有变化，所以又叫"同温层"),温度下降到零下57℃（15-11x6.5=-56.5℃），这里的音速是u=331.3+=296.7m/s(约1068km/h)。喷气式飞机都喜欢在1万米左右的高空巡航，因为这里是平流层的底部，可以避开对流层因对流活动而产生的气流。在11000~20000m的同温层内，音速的标准值是1062km/h,而且基本稳定。

喷气式飞机都用马赫数Ma来表示速度，而不用对地速度。这是因为物体在空气中飞行时，前端会压缩空气形成波动，这个波动是以音速传播的（因为声波也是波动的一种）。如果物体的飞行速度超过音速，那么这些波动无法从前端传播，而在物体前端堆积，压力增大，最终形成激波。激波是超音速飞行的主要阻力源。

物体飞行速度一旦超过音速，必然产生激波。激波会极大地增加飞行阻力，影响到整个飞行状态以及燃料的消耗。在不同的空气环境中，尽管飞行器的Ma数相同，但他们的对地速度是不相等的；不过，他们受到的阻力却大致相当。所以，飞行器都是用当地的音速，来衡量当前速度的。

3、音速变化

音速（波传递的速度）与传递介质的材质状况（密度、温度、压力…）有绝对关系，而与发声者（波源）本身的速度无关，而发声者（波源）与听者（观察者）间若有相对运动关系，就形成了多普勒效应；由此观点，我们可以知道，超音速时的诸多物理现象（震波、音爆、音障...），其实与声音无关，而是压缩波密集累积所产生的物理现象。声音的传播速度在固体最快，其次液体，而气体的音速最慢。

通常音速是指在空气中的音速，为343.2米/秒（1,236公里/小时）。音速又会依空气之状态（如湿度、温度、密度）不同而有不同数值。如摄氏零度之海平面音速约为331.5米/秒（1193公里/小时）；一万米高空之音速约为295米/秒（1062公里/小时）；另外每升高1摄氏度，音速就增加0.607米/秒。

在固体中有两种可能的声波，其中一种是与流体相同的纵波，另一种是流体没有的横波，两种不同的声波可以有不同的传播速度（例如地震波）。纵波形式的音速取决于介质的压缩率和密度，而固体中横波形式的音速取决于介质的刚度和密度。

在超流体中也存在两种不同的“声波”，第一种声波是与平常流体相同的密度波，另一种是超流体特有的第二声波。

4、影响因素

从声源发出的声波以一定的速度向周围传播，意味着声波的能量也以一定的速度向周围传播。声波能够在所有物质（除了真空以外）中传播。其传播速度由传声介质的某些物理性质，主要是力学性质所决定。例如，音速与介质的密度和弹性性质有关，因此也随介质的温度、压强等状态参量而改变。气体中音速每秒约数百米，随温度升高而增大，0℃时空气中音速为331.4米/秒，15℃时为340米/秒，温度每升高1℃，音速约增加0．6米/秒。通常，固体介质中音速最大，液体介质中的音速较小，气体介质中的音速最小。另外，不均匀介质中的音速处处不等。各向异性介质中的音速随传播方向而异。

在有些情况下音速还与声波本身的振幅、频率、振动方式（纵波声速、横波声速等）有关。如果传播介质的尺寸不够大，则其边界对音速也有影响。因此为了使音速的量值确切地表征传声介质的声学特征，不受其几何形状的影响，一般须规定传声介质的尺寸足够大（理论上为无限大）情况下的声波传播速度。有时为了实用上的方便，也列出某些特殊情况下的音速，如固体细棒中的音速。

如果因为大气中温度和风速的分布不均匀，而使合成声速随高度递减。

5、一些介质中的声速

真空0m/s（也就是不能传播）

空气（15℃）340m/s

软木500m/s

煤油（25℃）1324m/s

蒸馏水（25℃）1497m/s

海水（25℃）1531m/s

铜（棒）3750m/s

大理石3810m/s

铝（棒）5000m/s

铁（棒）5200m/s

水(常温）1500m/s