파동의 종류별로 온도와 속도의 관계가 다른 이유가 뭔가요?

Question

지진파는 온도가 높을수록 느리다고 하는데 빛이랑 소리는 온도가 높을수록 빠르다고 하더라고요. 파동의 종류별로 전달되는 원리?같은 게 달라서 그런걸까요?

Answer 1

안녕하세요.

지진파의 경우, 이는 주로 지구 내부를 구성하는 암석과 같은 고체 매질을 통해 전파됩니다. 고체 매질의 경우, 온도가 상승함에 따라 그 구성 물질의 원자 간 결합이 약해져, 물질의 전체적인 강성이 감소합니다. 이는 고체 매질의 탄성 계수가 낮아지는 것과 연관되며, 결과적으로 음파의 전파 속도가 감소하게 됩니다. 따라서, 지진파는 온도가 증가함에 따라 속도가 감소하는 경향을 보입니다.
반면에, 소리는 주로 공기와 같은 기체 매질을 통해 전파되는 압축파입니다. 공기와 같은 기체에서는 온도가 증가할수록 분자의 평균 운동 에너지가 증가하고, 이는 분자 사이의 충돌 빈도를 증가시킵니다. 이러한 현상은 소리 파동이 매질을 통해 더욱 빠르게 전파될 수 있도록 돕습니다.
빛의 전파 속도는 주로 그 매질의 굴절률에 의해 영향을 받으며, 굴절률은 온도에 따라 변할 수 있습니다. 대부분의 매질에서 굴절률은 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보이며, 이는 빛의 속도가 매질 내에서 증가한다는 것을 의미합니다.