音速

音波が媒質中を伝搬する速度。位相速度と群速度があるが、一般には位相速度のことをいう。

位相速度とは、一定位相面の伝搬速度のことをいい、位相速度を、角周波数を、波長定数をとすると

一方群速度とは、エネルギーや情報の伝搬速度のことをいい、群速度を、角周波数を、波長定数をとすると

で与えられる。分散性が無い場合、位相速度と群速度は一致するが、分散性のある媒体中を伝搬するときは、位相速度と群速度は互いにことなる。このとき、音源から受音点までの距離をr[m]とすると、

のことを群遅延 [s] という。

空気中の音速

理想気体において、断熱変化を仮定すると、音速cは次式で表される

γ：比熱比、P：平衡状態における圧力、：媒質の密度である。気体定数をR、1mol当りの気体の質量M、媒質の絶対温度をTとすると、

という関係が成立するので、

となり、温度が一定であれば、音速は圧力によらず一定であることがわかる。これを近似式を用いて計算すると、

となる。ただし、θ：セルシウス温度 [℃] である。