声速是多少(声速限刚刚确定为36km/s)
大家大概都知道,true 空中的光速是30万km/s,这也是这个宇宙中所有速度的最高极限。没有更快的物质或信息速度,我们也被这种速度锁在宇宙的某个角落,难以向更遥远的宇宙迈出一小步空。
除了光,我们在生活中经常遇到的另一种东西是声音,声音可以从一个地方快速传播到另一个地方。然而,音速比光速慢得多。声音在空空气中传播的速度约为340m/s,只有三分之一公里,是光速的百万分之一。
但是,声音在各种介质中传播的速度是不一样的。介质越硬,声音传播的速度越快。例如,声音在水中的传播速度约为1500m/s,而在铁中的传播速度超过5000m/s,目前测得的最快速度在钻石中约为18000m/s。
那么,声音传播的速度有极限吗?如果有,极限是多少?
来自伦敦玛丽女王大学、英国剑桥大学和俄罗斯高压物理研究所的一组科学家发现,固体和液体中的声速极限取决于两个基本常数,即精细结构常数和质子与电子的质量比。
这是。当声音穿过介质时,介质的分子相互碰撞,从而在分子之间传递能量。但是这种能量传递会因为惯性而延迟,也就是说当粒子质量较小时,波的移动速度较快。另一方面,分子之间更强的连接意味着更少的延迟,每个粒子在触发相邻粒子的运动之前可以移动更小的距离,这就是为什么声音在铁中比在水中传播得更快。
因此,研究人员根据决定这些因素的精细结构常数和质子与电子的质量比,重构了计算介质中声速的公式,发现声速应该随着原子质量的增大而减小。科学家将相关数字代入公式后,得到了略高于36000m/s的声速上限,是钻石中声速的两倍。
为了检验这个公式是否正确,科学家们用它计算了声音在36种不同元素的固体介质中的声速,并与实验值进行了比较。结果表明,虽然不是所有的值都非常接近,但它们通常遵循公式提供的斜线。在这条斜线的上端,在高于400GPa的压力下形成金属氢,声音传播速度高达35000m/s,比其他所有物质都要快,与他们的预测基本一致。
声速上限好像是36000m/s,应该更准确。你记住了吗?以后可能要考了!
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