本计算器的功能
本计算器给出大气压下纯水（蒸馏水）中的声速随温度变化的数值。输入 0 °C 到 95 °C（32–203 °F）之间的温度，它会返回以米每秒表示的声速，并同时换算为千米每小时、英尺每秒和英里每小时。
计算采用 W. Marczak 于 1997 年在 Journal of the Acoustical Society of America 上发表的五次多项式，这是一个被广泛使用的参考关联式，拟合自纯水声速的高精度实验测量数据。在其声明的 0–95 °C 有效范围内，它与底层实验数据的偏差远小于 0.1 m/s。作为参考，声音在 20 °C 的水中传播速度约为 1,482.4 m/s，在 25 °C 时约为 1,496.7 m/s。
使用方法
- 在第一个输入框中输入水温。
- 选择温度单位：摄氏度（°C）或华氏度（°F）。华氏度输入会先换算为摄氏度，然后再代入关联式。
- 点击“计算”。主要结果是以米每秒表示的声速；下方的表格以 km/h、ft/s 和 mph 显示同一速度。
请注意以下假设：该关联式适用于大气压下的纯水。它不适用于海水（盐度会提高声速），也不适用于压力起作用的深水条件，且温度必须保持在 0–95 °C 范围内。
公式说明
计算器计算 Marczak（1997）的五次多项式，其中 c 为以 m/s 表示的声速，T 为以 °C 表示的水温：
$$c(T) = 1402.385 + 5.038813\,T - 5.799136 \times 10^{-2}\,T^{2} + 3.287156 \times 10^{-4}\,T^{3} - 1.398845 \times 10^{-6}\,T^{4} + 2.787860 \times 10^{-9}\,T^{5}$$来源：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)。有效范围：大气压下 0 ≤ T ≤ 95 °C。
该曲线不是单调的：声速从 0 °C 时的约 1,402.4 m/s 上升，在 74 °C 附近达到约 1,555 m/s 的最大值，随后随着温度接近 95 °C 而略有下降。
计算示例
25 °C 时纯水中的声速是多少？将 T = 25 代入多项式，逐项计算：
- 常数项：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 时，声音在纯水中的传播速度约为 1,496.73 m/s — 大约相当于 5,388 km/h 或 3,348 mph。
常见问题
为什么声音在水中比在空气中传播得更快？ 流体中的声速等于体积模量除以密度后的平方根。水的可压缩性远低于空气，这种刚性的作用超过了其更高的密度，因此声音在水中的传播速度约为空气中的 4.3 倍 — 在 20 °C 时水中约为 1,482 m/s，而空气中约为 343 m/s。
水中声速总是随温度升高而增大吗？ 不是。与大多数液体不同的是，它从 0 °C 时的约 1,402.4 m/s 上升到 74 °C 附近约 1,555 m/s 的最大值，随后随着水温升高而缓慢下降。本计算器能够再现这种非单调行为，因为它使用的是完整的五次多项式，而不是线性近似。
我可以用这个计算器计算海水吗？ 不可以。盐度每增加一个实用盐度单位会使声速提高约 1.3 m/s，而压力还会随深度进一步增加，因此海洋声速通常比纯水中高出数十米每秒。对于海水，应改用专门的关联式，例如 Mackenzie（1981）或 Chen–Millero（UNESCO）方程。
