为什么声音在固体中的传播速度最快

声音在介质中的传播依靠的是介质中粒子的碰撞，当碰撞的方向越容易与声波传播方向一致时，速度就越快。在气体液体固体中，这粒子一般是分子或者原子（在后面为了方便统称分子）。气体液体固体三种物态，最基本的区别是分子的平均自由程，或者说被束缚的程度不同，也可以说是平均间距不同。气体中的分子无规则运动的自由程大，就是说在下一次碰撞之前跑的距离远，也就是等待下一次碰撞的时间长，这样机械波的传播自然耗费更长的时间。而液体的平均自由程要小得多，分子只被固定在某一个小的区域进行振动，下一次碰撞所需的时间短，如此机械波传播的速度就快一些。固体比液体的平均自由程更小，所以传播更快。

所以说从宏观上来看，一般的按照密度而言，固体>液体>气体，所以会出现这种情况。但也不是绝对的，故以密度来区分声速并不是十分正确，例如水和冰。但众所周知冰的密度比水小。经过实验我们已经知道，温度对声速的传播也有很大贡献，一般同种介质温度升高声速变快，当然这可以用温度升高，分子振动速度加快来解释。除此之外还有材料的问题，形状、掺杂等都能改变其传播声音的速度。所以声音传播的速度，和介质中的分子之间相互作用有很大的关系，如果介质中分子相互作用很强，那么传播的速度就比较快，相反的，如果比较弱，即便密度比较大，声音传播的速度也不会很高。（例如铁和铅）

参考资料知乎：https://www.zhihu.com/question/20017668?sort=created