Скорость звука (С.З.) - скорость распространения какой-либо фиксированной фазы звуковой волны; называется также фазовой скоростью, в отличие от групповой скорости. С.З. обычно величина постоянная для данного вещества при заданных внешних условиях и не зависит от частоты волны и её амплитуды. В тех случаях, когда это не выполняется и С.З. зависит от частоты, говорят о дисперсии звука.
Для газов и жидкостей, где звук распространяется обычно адиабатически (т. е. изменение температуры, связанное со сжатиями и разряжениями в звуковой волне, не успевает выравниваться за период), выражение для С.З. можно представить, как:

В идеальном газе С.З.:

(формула Лапласа), где p₀— среднее давление в среде, R — универсальная газовая постоянная, Т — абсолютная температура, µ — молекулярный вес газа. При y= 1 получаем формулу Ньютона для С.З., соответствующую предположению об изотермическом характере процесса распространения. В жидкостях обычно можно пренебречь различием между адиабатическим и изотермическим процессами.

С.З. в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, как правило, чем в твёрдых телах, поэтому при сжижении газа С.З. возрастает. В табл. 1 и 2 приведены значения С.З. для некоторых газов и жидкостей, причём в тех случаях, когда имеется дисперсия С.З., приведены её значения для малых частот, когда период звуковой волны больше, чем время релаксации.

Табл. 1. — Скорость звука в газах при 0 °C и давлении 1 атм

Газ	Скорость, м/сек
Азот	334
Кислород	316
Воздух	331
Гелий	965
Водород	1284
Метан	430
Аммиак	415

С.З. в газах растет с ростом температуры и давления; в жидкостях С.З., как правило, уменьшается с ростом температуры. Исключением из этого правила является вода, в которой С.З. увеличивается с ростом температуры и достигает максимума при температуре 74 °С, а с дальнейшим ростом температуры уменьшается. В морской воде С.З. зависит от температуры, солёности и глубины, что определяет ход звуковых лучей в море и, в частности, существование подводного звукового канала.

Табл. 2. — Скорость звука в жидкостях при 20 °С

Жидкость	Скорость, м/сек
Вода	1490
Бензол	1324
Спирт этиловый	1180
Четырёххлористый углерод	920
Ртуть	1453
Глицерин	1923

С.З. в смесях газов или жидкостей зависит от концентрации компонентов смеси.

С.З. в изотропных твёрдых телах определяется модулями упругости вещества и его плотностью. В неограниченной твёрдой среде распространяются продольные и сдвиговые (поперечные) волны, причём фазовая С.З. для продольной волны равна

а для сдвиговой

где Е — модуль Юнга, G — модуль сдвига, v — коэффициент Пуассона, К — модуль объёмного сжатия. Скорость распространения продольных волн всегда больше, чем скорость сдвиговых волн (см. табл. 3).

Табл. 3. — Скорость звука в некоторых твердых телах.

Материал	cl, м/сек, скорость продольной волны	ct, м/сек, Скорость сдвиговой волны	clст, м/сек, скорость звука в стержне
Кварц плавленый	5970	3762	5760
Бетон	4200—5300	—	—
Плексиглас	2670—2680	1100—1121	1840—2140
Стекло, флинт	3760—4800	2380—2560	3490—4550
Тефлон	1340	—	—
Эбонит	2405	—	1570
Железо	5835—5950	—	2030
Золото	3200—3240	1200	2030
Свинец	1960—2400	700—790	1200—1320
Цинк	4170—4210	2440	3700—3850
Никель	5630	2960	4785—4973
Серебро	3650—3700	1600—1690	2610—2800
Латунь Л59	4600	2080	3450
Вольфрам	5174	2842	—
Гранит	5400	—	—
Дерево (дуб, вдоль волокна)	—	—	4100
Дерево (сосна, вдоль волокна)	—	—	3600
Дюралюминий	6400	3120	—
Кварц кристал. (X–срез)	5720	—	5440
Медь (отожженная)	4720	—	3790
Мрамор	—	—	3810
Олово	3320	—	2730
Полистирол	2350	1120	—
Полиэтилен	2000	—	—
Стекло крон	5260–6120	3050–3550	4710–5300
Стекло флинт	3760–4800	—	3490–4550
Сталь инструментальная	5900–6100	—	5150
Сталь нержавеющая	5740	3092	—
Алюминиевый сплав АМГ	6320	3190	5200

В монокристаллических твёрдых телах С.З. зависит от направления распространения волны относительно кристаллографических осей. Во многих веществах С.З. зависит от наличия посторонних примесей. В металлах и сплавах С.З. существенно зависит от обработки, которой был подвергнут металл: прокат, ковка, отжиг и т. п.

Измерение С.З. используется для определения многих свойств веществ. Измерение малых изменений С.З. является чувствительным методом определения наличия примесей в газах и жидкостях. В твёрдых телах измерения С.З. и её зависимость от разных факторов позволяют исследовать зонную структуру полупроводников, строение Ферми поверхностей в металлах и пр. Ряд контрольно-измерительных применений ультразвука в технике основан на измерениях С.З.

Всё вышеизложенное относится к распространению звука в сплошной среде, т. е. С.З. является макроскопической характеристикой среды. Реальные вещества не являются сплошными; их дискретность приводит к необходимости рассмотрения упругих колебаний др. типов. В твёрдом теле понятие С.З. относится только к акустической ветви колебаний кристаллической решётки.

Литература

1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред, 2 изд., М., 1953;
2. Михайлов И. Г., Соловьев В. А., Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964;
3. Колесников А. Е., Ультразвуковые измерения, М., 1970; Исакович М. А., Общая акустика, М., 1973.