Se você já viu relâmpagos cintilando no céu noturno e depois contou quantos segundos levou para que o trovão alcançasse seus ouvidos, você já sabe que a luz viaja muito mais rapidamente do que som. Isso não significa que o som viaja lentamente também; à temperatura ambiente, uma onda sonora está viajando a mais de 300 metros por segundo (mais de 1.000 pés por segundo). A velocidade do som no ar varia, dependendo de vários fatores, incluindo a umidade.

Ondas sonoras

Imagine uma molécula de ar se inclinando pelo espaço e colidindo com um vizinho para que ele se balance como um par de bolas de borracha. A segunda molécula agora corre até colidir com outra e assim por diante. Cada uma dessas colisões transfere energia da primeira molécula para a segunda. É assim que as ondas sonoras viajam: as moléculas de ar são forçadas a se movimentar por um distúrbio como a vibração das cordas vocais em sua garganta, e as colisões transferem essa energia do primeiro conjunto de moléculas de ar para seus vizinhos e assim por diante. Em última análise, a onda transfere energia, mas não matéria, ou seja, é a perturbação que está viajando, em vez de as próprias moléculas de ar.

Velocidade

Quando você fala sobre a velocidade do som, falando sobre quanto tempo leva para a onda sonora ou perturbação ir do lugar onde começou a sua orelha. A velocidade de uma onda sonora é determinada pelo meio ou material através do qual a onda está viajando; a mesma onda vai mais rápido no hélio do que no ar, por exemplo. Cada material tem duas propriedades que determinam a rapidez com que transmite o som: sua densidade e sua rigidez ou módulo de elasticidade.

Ar

A "rigidez" do ar ou seu módulo de elasticidade não muda com a umidade . Densidade, no entanto, faz. À medida que a umidade aumenta, também aumenta a porcentagem de moléculas de ar que são moléculas de água. As moléculas de água são muito menos massivas que as moléculas de oxigênio, nitrogênio ou dióxido de carbono, e assim quanto maior a fração de ar que é composta de vapor de água, menos massa por unidade de volume e menos denso o ar se torna. A densidade mais baixa traduz-se em viagens de ondas sonoras mais rápidas, pelo que as ondas sonoras viajam mais depressa a alta humidade. O aumento na velocidade, no entanto, é muito pequeno, então, para a maioria dos propósitos cotidianos, você pode ignorá-lo. Em temperatura ambiente, o ar ao nível do mar, por exemplo, o som percorre cerca de 0,35% mais rápido em 100% de umidade (ar muito úmido) do que em 0% de umidade (ar completamente seco).

Outros fatores

O efeito da umidade na velocidade do som é ligeiramente maior em pressões de ar mais baixas, como aquelas que você experimenta em altas altitudes. A cerca de 6.000 metros (20.000 pés) acima do nível do mar, por exemplo, a diferença entre a velocidade do som na temperatura ambiente de ar seco a 0% de umidade e o mesmo ar a 100% de umidade é de cerca de 0,7%. O aumento da temperatura também aumenta o efeito da umidade na velocidade do som no ar, embora novamente o aumento seja relativamente modesto.