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音速計算機
在 20 °C 的乾燥空氣中,聲音的速度約為 343 m/s(1,236 km/h),氣溫每升高 1 度,就快約 0.6 m/s;在 0 °C 時約為 331 m/s(1,193 km/h),氣壓本身則不影響音速。輸入氣溫可得到精確的音速;輸入閃光和聲音之間相隔的秒數,就能知道聲音來自多遠:大約每 3 秒 1 km。
20 °C 時乾燥空氣中的音速
343.4 m/s
- 1,236 km/h
- 667 節
距離有多遠?
聲音大約來自 1.03 km 之外。
以乾燥空氣計算。濕度會讓聲音稍微快一點,在 20 °C 的飽和空氣中約快 0.4%;壓力本身不會改變音速。
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不同氣溫下空氣中的音速
以下為乾燥空氣中的數值,由下方的公式算出。音速只取決於溫度,與壓力無關。
| 氣溫 | 音速 |
|---|---|
| −20 °C | 319.1 m/s · 1,149 km/h |
| −10 °C | 325.3 m/s · 1,171 km/h |
| 0 °C | 331.5 m/s · 1,193 km/h |
| 10 °C | 337.5 m/s · 1,215 km/h |
| 15 °C | 340.4 m/s · 1,226 km/h |
| 20 °C | 343.4 m/s · 1,236 km/h |
| 25 °C | 346.3 m/s · 1,247 km/h |
| 30 °C | 349.2 m/s · 1,257 km/h |
| 40 °C | 354.9 m/s · 1,278 km/h |
公式
在乾燥空氣中,c = 331.46 × √(1 + T / 273.15) m/s,T 以 °C 為單位:0 °C 時為 331.46 m/s,20 °C 時為 343.4 m/s。這個公式來自理想氣體的 c = √(γRT / M),所以音速取決於溫度,而不取決於壓力。濕度會讓它稍微快一點;海拔高度只透過溫度產生影響,因此客機巡航高度的音速約為 295 m/s。
其他材料中的音速
聲音在液體和固體中比在空氣中快。以下是取自兩份已發表資料表的概略數值;固體採用塊材中縱波的速度,這是最快的一種(在細棒中聲音傳得較慢,鋁約為 5,100 m/s)。兩份資料表的數值不同時,範圍涵蓋兩者。
| 材料 | 音速 |
|---|---|
| 淡水 | 1,481–1,482 m/s · 20 °C |
| 海水 | 1,522 m/s · 20 °C |
| 冰 | 3,840 m/s · −20 °C |
| 鋼鐵 | 5,960 m/s · 20 °C |
| 鋁 | 6,374–6,420 m/s · 20 °C |
| 玻璃 | 5,640 m/s · 20 °C |
| 混凝土 | 3,700–4,700 m/s · 典型值 |
| 氦氣 | 972 m/s · 0 °C |
| 氫氣 | 1,286–1,290 m/s · 0 °C |
| 二氧化碳 | 258–259 m/s · 0 °C |
不只算速度,也測量聲音大小
音速告訴你聲音何時到達,而不是它有多大聲。要測量你所在位置的分貝值,請使用免費的分貝計。
資料來源:Kaye & Laby, Tables of Physical and Chemical Constants, 2.4.1 (NPL);Bohn, Environmental Effects on the Speed of Sound, J. Audio Eng. Soc. 1988;OpenStax University Physics, 17.3 Speed of Sound;HyperPhysics, Speed of Sound in Various Bulk Media;U.S. Standard Atmosphere 1976 tables (PDAS);US National Weather Service, Understanding Lightning: Thunder;Met Office, Thunder and lightning。
常見問題
音速是時速多少公里?
在 20 °C 的乾燥空氣中,聲音的速度約為 343 m/s,也就是 1,236 km/h。0 °C 時是 331 m/s(1,193 km/h);在海平面標準大氣的溫度 15 °C 時,則是 340 m/s(1,225 km/h)。
為什麼聲音在溫暖的空氣中傳得比較快?
聲音是靠分子互相碰撞傳遞的,而空氣越溫暖,分子動得越快。音速與絕對溫度的平方根成正比,在室溫附近,大約每升高 1 °C 就快 0.6 m/s。壓力本身沒有影響:聲音在高空比較慢,是因為那裡的空氣冷,而不是因為空氣稀薄。
怎麼算出閃電有多遠?
數一數閃電和雷聲之間相隔幾秒,再除以 3,得到的大約就是以公里計的距離,因為聲音 3 秒大約走 1 km,而光幾乎是瞬間到達。相隔 6 秒,就是大約 2 km。這個計算機會用你設定的氣溫下的音速,做同樣的計算。
聲音在水中或鋼鐵中傳得比較快嗎?
兩者都比空氣快得多。聲音在水中的速度約是空氣中的四倍,在鋼鐵中則遠遠超過十倍,因為以它們的密度來說,這些材料硬得多。上面的表格列出了常見材料的數值。
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