本計算器的功能
本計算器給出大氣壓下純水(蒸餾水)中的聲速隨溫度變化的數值。輸入介於 0 °C 至 95 °C(32–203 °F)之間的溫度,它會回傳以公尺每秒表示的聲速,並同時換算為公里每小時、英尺每秒與英里每小時。
計算採用 W. Marczak 於 1997 年在 Journal of the Acoustical Society of America 上發表的五次多項式,這是一個廣泛使用的參考關聯式,擬合自純水聲速的高精度實驗測量數據。在其宣稱的 0–95 °C 有效範圍內,它與底層實驗數據的偏差遠小於 0.1 m/s。作為參考,聲音在 20 °C 的水中傳播速度約為 1,482.4 m/s,在 25 °C 時約為 1,496.7 m/s。
使用方法
- 在第一個欄位中輸入水溫。
- 選擇溫度單位:攝氏度(°C)或華氏度(°F)。華氏度輸入會先換算為攝氏度,再代入關聯式。
- 按下「計算」。主要結果是以公尺每秒表示的聲速;下方的表格以 km/h、ft/s 與 mph 顯示同一速度。
請留意以下假設:此關聯式適用於大氣壓下的純水。它不適用於海水(鹽度會提高聲速),也不適用於壓力起作用的深水條件,且溫度必須維持在 0–95 °C 範圍內。
公式說明
計算器計算 Marczak(1997)的五次多項式,其中 c 為以 m/s 表示的聲速,T 為以 °C 表示的水溫:
來源:W. Marczak, “Water as a standard in the measurements of speed of sound in liquids”, Journal of the Acoustical Society of America, 102(5), 2776–2779 (1997)。有效範圍:大氣壓下 0 ≤ T ≤ 95 °C。
此曲線並非單調:聲速從 0 °C 時的約 1,402.4 m/s 上升,在 74 °C 附近達到約 1,555 m/s 的最大值,隨後隨著溫度接近 95 °C 而略微下降。
計算範例
25 °C 時純水中的聲速是多少?將 T = 25 代入多項式,逐項計算:
- 常數項:1402.385
- 5.038813 × 25 = +125.970325
- 5.799136 × 10−2 × 25² = 0.05799136 × 625 = −36.244600
- 3.287156 × 10−4 × 25³ = 0.0003287156 × 15,625 = +5.136181
- 1.398845 × 10−6 × 25⁴ = 0.000001398845 × 390,625 = −0.546424
- 2.787860 × 10−9 × 25⁵ = 0.00000000278786 × 9,765,625 = +0.027225
因此在 25 °C 時,聲音在純水中的傳播速度約為 1,496.73 m/s — 大約相當於 5,388 km/h 或 3,348 mph。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
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