书城童书物理知识知道点:走进声音世界
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第23章 “闪光雷”测声速

春节时你放过“闪光雷”这种爆竹吧?把它点燃之后,一声巨响和一道光亮同时从那爆竹上发射出来。现在,我们就用它测量一下声速。

找一块秒表或带秒表功能的电子手表,准备几只“闪光雷”爆竹。然后到一片开阔的地方,一位同学拿着闪光雷站在一个地方,另一位同学跑到距甲有1000米或500米的地方,准备好秒表。当看到燃爆的闪光雷的闪光时马上按表,听到声音时再按一次表,看看经过了几秒钟,计算一下声速。

1738年,法国有几位科学家做了类似的实验,测定了空气中的声速:他们把两门大炮架在相距27千米的两个山头上。先在甲山放炮,乙山上的人计算看见炮火以后到听到炮声的时间,然后再由乙山放炮,甲山计算时间。实验结果是,从甲到乙和从乙到甲的声速都是一样的,是337米/秒(读做“337米每秒”)。

后来又做了许多次实验,证明声波在空气里的速度和声音本身没有关系,炮声和雷声,高音和低音,声速都是一样的。但空气温度不同,声速就不同了。-30℃时声速为313米/秒,100℃时声速为386米/秒。温度越高,声速越大。大约气温每升高1℃,声速就要增加0.6米/秒。在20℃的空气里,声波的速度是344米/秒,现在常说的声速就是指的这个速度。

精确的实验还证明,各种气体中的声速是不同的。在同样状态下,气温为0℃,二氧化碳中的声速是259米/秒,氢气中的声速是1284米/秒,氧气中的声速是316米/秒,水蒸气中的声速是494米/秒。

必须指出的是,这里说的是声波在开阔的空间里的传播速度,声波在管子里传播的速度是会变快的。

掌握了声速的规律,就可以用它来计算距离了。有经验的战士根据炮火的火光和声响就能估计出大炮的距离。你能用一块秒表,根据闪电和雷声的时间差,计算出打雷的地方有多远吗?