NộI Dung
Nếu bạn đã từng xem sét nhấp nháy trên bầu trời đêm và sau đó đếm xem cần bao nhiêu giây để sấm sét đến tai bạn, bạn đã biết rằng ánh sáng truyền đi nhanh hơn nhiều so với âm thanh. Điều đó không có nghĩa là âm thanh truyền chậm; ở nhiệt độ phòng, một sóng âm thanh truyền đi ở tốc độ hơn 300 mét mỗi giây (hơn 1.000 feet mỗi giây). Tốc độ của âm thanh trong không khí thay đổi tùy thuộc vào một số yếu tố, bao gồm độ ẩm.
Sóng âm
Hãy tưởng tượng một phân tử không khí quan tâm đến không gian và đâm vào một người hàng xóm để chúng bật ra như một cặp bóng cao su. Phân tử thứ hai bây giờ lao ra cho đến khi nó va chạm với nhau và cứ thế. Mỗi va chạm này chuyển năng lượng từ phân tử thứ nhất sang phân tử thứ hai. Đây là cách sóng âm truyền đi: các phân tử không khí bị buộc phải chuyển động bởi một sự xáo trộn như sự rung động của dây thanh âm trong cổ họng của bạn và va chạm truyền năng lượng đó từ bộ phân tử không khí đầu tiên sang các nước láng giềng. Cuối cùng, sóng truyền năng lượng nhưng không quan trọng, có nghĩa đó là sự xáo trộn đang di chuyển chứ không phải chính các phân tử không khí.
Tốc độ
Khi bạn nói về tốc độ của âm thanh, bạn đang nói về việc mất bao nhiêu thời gian để sóng âm thanh hoặc nhiễu loạn đi từ nơi bắt đầu đến tai bạn. Tốc độ của sóng âm thanh được xác định bởi phương tiện hoặc vật liệu mà sóng truyền qua; ví dụ, sóng tương tự sẽ đi nhanh hơn trong helium so với trong không khí. Mỗi vật liệu có hai tính chất xác định tốc độ truyền âm thanh nhanh như thế nào: mật độ và độ cứng hoặc mô đun đàn hồi.
Không khí
"Độ cứng" của không khí hoặc mô đun đàn hồi của nó không thay đổi theo độ ẩm. Mật độ, tuy nhiên, không. Khi độ ẩm tăng, tỷ lệ phân tử không khí là phân tử nước cũng tăng theo. Các phân tử nước có khối lượng nhỏ hơn nhiều so với các phân tử oxy, nitơ hoặc carbon dioxide, và do đó, phần không khí được tạo thành từ hơi nước càng lớn, khối lượng trên mỗi đơn vị thể tích càng ít và không khí càng đậm đặc. Mật độ thấp hơn chuyển thành sóng truyền âm nhanh hơn, do đó sóng âm truyền nhanh hơn ở độ ẩm cao. Tuy nhiên, sự gia tăng tốc độ là rất nhỏ, vì vậy đối với hầu hết các mục đích hàng ngày, bạn có thể bỏ qua nó. Chẳng hạn, trong không khí ở nhiệt độ phòng ở mực nước biển, âm thanh truyền đi nhanh hơn khoảng 0,35 phần trăm trong độ ẩm 100 phần trăm (không khí rất ẩm) so với độ ẩm 0 phần trăm (không khí khô hoàn toàn).
Các yếu tố khác
Ảnh hưởng của độ ẩm đến tốc độ âm thanh lớn hơn một chút ở áp suất không khí thấp hơn, giống như những gì bạn trải nghiệm ở độ cao. Ví dụ, ở độ cao khoảng 6.000 mét (20.000 feet) so với mực nước biển, sự khác biệt giữa tốc độ âm thanh trong không khí khô ở nhiệt độ phòng ở độ ẩm 0% và cùng một không khí ở độ ẩm 100% là khoảng 0,7%. Nhiệt độ tăng cũng làm tăng ảnh hưởng của độ ẩm đến tốc độ âm thanh trong không khí, mặc dù một lần nữa mức tăng tương đối khiêm tốn.