Si alguna vez vio un rayo parpadear en el cielo nocturno y luego contó cuántos segundos tardó el trueno en llegar a sus oídos, ya sabe que la luz viaja mucho más rápido que sonar. Eso no significa que el sonido también viaje lentamente; a temperatura ambiente, una onda de sonido viaja a más de 300 metros por segundo (más de 1.000 pies por segundo). La velocidad del sonido en el aire varía según varios factores, incluida la humedad.

Sound Waves

Imagina una molécula de aire atravesando el espacio y chocando contra un vecino para que rebote el uno contra el otro como un par de bolas de goma. La segunda molécula ahora se precipita hasta colisionar con otra y así sucesivamente. Cada una de estas colisiones transfiere energía de la primera molécula a la segunda. Así es como viajan las ondas de sonido: las moléculas de aire se ven obligadas a moverse por una perturbación como la vibración de las cuerdas vocales en la garganta, y las colisiones transfieren esa energía del primer conjunto de moléculas de aire a sus vecinos y así sucesivamente. En última instancia, la onda transfiere energía pero no importa, lo que significa que es la perturbación la que viaja en lugar de las moléculas de aire en sí.

Velocidad

Cuando hablas de la velocidad del sonido, estás hablando de cuánto tiempo le toma a la onda de sonido o a la perturbación ir desde el lugar donde comenzó a su oído. La velocidad de una onda de sonido está determinada por el medio o material a través del cual viaja la onda; la misma onda irá más rápido en el helio que en el aire, por ejemplo. Cada material tiene dos propiedades que determinan qué tan rápido transmite el sonido: su densidad y su rigidez o módulo elástico.

Aire

La "rigidez" del aire o su módulo elástico no cambia con la humedad . La densidad, sin embargo, sí lo hace. A medida que la humedad aumenta, también lo hace el porcentaje de moléculas de aire que son moléculas de agua. Las moléculas de agua son mucho menos masivas que las moléculas de oxígeno, nitrógeno o dióxido de carbono, por lo que cuanto mayor sea la fracción de aire compuesta de vapor de agua, menor será la masa por unidad de volumen y menos denso se volverá el aire. La menor densidad se traduce en un desplazamiento más rápido de la onda de sonido, por lo que las ondas de sonido viajan más rápido a una humedad alta. El aumento en la velocidad, sin embargo, es muy pequeño, por lo que para la mayoría de los propósitos cotidianos puede ignorarlo. En aire a temperatura ambiente a nivel del mar, por ejemplo, el sonido viaja aproximadamente 0.35 por ciento más rápido en 100 por ciento de humedad (aire muy húmedo) que en 0 por ciento de humedad (aire completamente seco).

Otros factores

El efecto de la humedad en la velocidad del sonido es ligeramente mayor a presiones de aire más bajas, como las que experimenta a gran altura. A unos 6.000 metros (20.000 pies) sobre el nivel del mar, por ejemplo, la diferencia entre la velocidad del sonido a temperatura ambiente, el aire seco a 0 por ciento de humedad y el mismo aire a una humedad del 100 por ciento es de aproximadamente 0,7 por ciento. El aumento de la temperatura también aumenta el efecto de la humedad sobre la velocidad del sonido en el aire, aunque nuevamente el aumento es relativamente modesto.