音速

音速（），指聲波在介質中傳遞的速率，定義為聲波在單位時間內所行進的路徑長。

歷史
1687年，牛頓的《自然哲學的數學原理》中計算出空氣中的音速為每秒979英尺(298m/s)，但這比實際速度低了約15%，主要是因為牛頓在當時認為聲音的傳播過程是等溫過程，而不是現在所熟知的絕熱過程，這一錯誤直至18世紀才被拉普拉斯以熱質說為基礎進行修正。

在17世紀，人們曾多次進行音速的測量實驗，包括1630年馬蘭·梅森(每秒1380，約448.28m/s)、1635年皮埃爾·伽桑狄(每秒1473巴黎尺，約478.49m/s)和羅伯特·波義耳(每秒1125巴黎尺，約365.45m/s)。1巴黎尺等於325毫米，比現代所使用國際英尺(304.8毫米)更長。

1709年，英國牧師則發表了更精確的聲速測量方式，他所量得數據為每秒1072巴黎英尺(約348.23m/s)。德漢從英國上使用望遠鏡觀察遠處霰彈槍開火所產生的火光，接著利用秒擺測量從開火至聽到槍聲的時間。他同時也測量了許多當地地標的聲速數據，包括英國的一些教堂，再透過三角測量即可求得距離，進而推算出聲音的速度。

 基本概念 
音速與傳遞介質的材質狀況（如密度、溫度、壓力...）有絕對關係，而與發聲者（波源）本身的速度無關，若發聲者與觀察者間有相對運動關係，就會產生都卜勒效應；因此，超音速時的諸多物理現象（如震波、音爆、音障...）與聲音無關，而是壓縮波密集累積所產生的物理現象。

聲音的傳播速度在固體最快，其次液體，而氣體中的音速最慢。通常「音速」是指在聲波以空氣作為介質時的行進速度，通常約為343.2公尺/秒（1,236公里/小时）。音速會受空氣狀態之影響（如濕度、溫度、密度...）而有不同數值。如攝氏0度之海平面音速约为331.5公尺/秒，而10000公尺高空之音速約為295公尺/秒；此外，當環境溫度每升高1°C時，音速就會增加0.607公尺/秒。

据推测，任何介质中的音速都只能小于真空中的光速的。
而凝聚态介质中的音速上限则可能取決於精細結構常數和，約等於每秒36公里。

在固體中有兩種可能的聲波，其中一種是與流體相同的縱波，另一種是流體沒有的橫波，兩種不同的聲波可以有不同的傳播速度（例如地震波）。縱波形式的音速取決於介質的壓縮率和密度，而固體中橫波形式的音速取決於介質的剛度和密度。

 音速的一般公式 
一般來說，音速c 的大小有其公式，

其中是不可壓縮率，是密度。

因此音速隨著介質的不可壓縮率增加而變快，隨著介質的密度增加而變慢。1816年，Pierre-Simon Laplace修正了牛顿的声速公式，指出了声传播是一个热力学绝热过程（体系与外界没有热量传递）而不是牛顿所认为的等温过程（体系温度保持恒定）。對於一般的狀態方程式，在經典力學適用範圍內，音速c 可表示成

此處偏微分針對絕熱變化。

对于远离液态工作点的理想气体，

式中:
为定压比热与定容比热之比，双原子气体（包括空气）=1.4
R为气体常数,空气为287J/(kg·K)
T为绝对温度(K)

如果相對論的效應明顯的話，音速可由計算。

声速在干燥空气中传播时受到环境温度的影响，音速與氣溫的經驗公式可表示為：

其中为攝氏溫度，331.6 m/s是声波在空气中温度為0摄氏度时的传播速度。

參考資料

 相關項目 
光速
馬赫
空氣動力學
超音速

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