Что вызывает увеличение скорости звука в среде?

Скорость звука определяется уравнением Ньютона-Лапласа :

$$v = \sqrt{\frac{K}{\rho}}$$

где$K$объемный модуль (т.е. мера жесткости) и$\rho$это плотность. Физическая интерпретация этого достаточно очевидна. Более жесткие вещества быстрее отскакивают от смещения, поэтому увеличение жесткости увеличивает скорость звука. Более тяжелые вещества медленнее отскакивают от смещения, поэтому увеличение плотности снижает скорость звука.

Влияние температуры заключается в том, как она изменяется$K$и$\rho$, но эффект будет разным для разных материалов. Для идеального газа объемный модуль P - это просто давление газа, умноженное на показатель адиабаты,$\gamma$, поэтому скорость определяется выражением:

$$v = \sqrt{\frac{\gamma P}{\rho}} \tag{1}$$

Мы можем манипулировать этим уравнением, используя формулу идеального газа:

$$PV = nRT$$

Например, плотность$nM/V$, где$M$- молярная масса газа, поэтому:

$$\rho = \frac{nM}{V} = \frac{PM}{RT}$$

Если мы сделаем эту замену в уравнении (1), мы получим:

$$v = \sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}$$

что дает нам результат, что скорость звука увеличивается с температурой, как вы сказали в своем вопросе.