Chọn phương án đúng so sánh vận tốc truyền âm trong chất rắn, lỏng, khí

Isaac Newton đã tính vận tốc âm thanh là 979 foot trên giây [298m/s], bị thấp khoảng 15%,[1] ông đã bỏ qua hiệu ứng biến động nhiệt; cái mà sau này đã được sửa chữa bởi Laplace.[2]

Trong thế kỷ XVII, đã có những cố gắng trong việc đo tốc độ âm thanh một cách chính xác, bao gồm tính toán Marin Mersenne năm 1630 [1.380 Parisian feet trên giây], Pierre Gassendi năm 1635 [1.473 Parisian feet trên giây] và Robert Boyle [1.125 Parisian trên giây].[3]

Năm 1709, William Derham, đã xuất bản một tính toán chính xác hơn, 1.072 Parisian feet trên giây.[3] Derham sử dụng kính viễn vọng từ tháp nhà thờ St Laurence, Upminster để quan sát tia sát từ súng ngắn được bắn ở xa, và sau đó đo thời gian ông ấy nghe thấy tiếng súng với quả lắc nửa giây. Các đo đạc về phát súng đã được thực hiện từ một số địa danh địa phương, bao gồm nhà thờ Bắc Ockendon. Khoảng cách được tính bởi phép đạc tam giác, và do đó tốc độ âm thanh di chuyển được tính.[4]

Tốc độ âm thanh trong ký hiệu toán học là chữ c, trong tiếng Latin celeritas nghĩa là "vận tốc".

Tốc độ âm thanh c được đưa ra bởi phương trình Newton–Laplace:

trong đó

• Ks là hệ số của độ cứng, mô đun khối đẳng entropy [hoặc mô đun đàn hồi khối với chất khí];
• ρ là khối lượng riêng.

Do đó Tốc độ âm thanh tăng lên cùng với độ cứng [sự kháng lại biến đổi dưới tác dụng lực của vật đàn hồi] của chất liệu, và giảm khi khối lượng riêng tăng lên. Với khí lý tưởng mô đun khối K đơn giản là áp suất khi nhân với chỉ số đoạn nhiệt, cái mà có giá trị khoảng 1,4 với khí trong điều kiện áp suất nhiệt độ thường.

Với phương trình trạng thái tổng quát, nếu cơ học cổ điển được sử dụng, tốc độ âm thanh c là

trong đó

• p là áp suất;
• ρ là khối lượng riêng và đạo hàm đượng tính theo đẳng entropy, ở hằng số entropy s.

Nếu hiệu ứng tương đối hẹp là quan trọng, tốc độ âm thanh được tính theo phương trình tương đối Euler.