Se você já assistiu a um relâmpago no céu noturno e depois contou quantos segundos levou para o trovão chegar aos seus ouvidos, você já sabe que a luz viaja muito mais rapidamente do que som. Isso também não significa que o som viaje lentamente; à temperatura ambiente, uma onda sonora está viajando a mais de 300 metros por segundo (mais de 1.000 pés por segundo). A velocidade do som no ar varia dependendo de vários fatores, incluindo umidade.
Imagine uma molécula de ar deslizando pelo espaço e colidindo com um vizinho de modo que ricocheteiam como um par de bolas de borracha. A segunda molécula agora corre até que colide com outra e assim por diante. Cada uma dessas colisões transfere energia da primeira molécula para a segunda. É assim que as ondas sonoras viajam: as moléculas de ar são forçadas a se mover por uma perturbação como a vibração das cordas vocais em sua garganta, e as colisões transferem essa energia do primeiro conjunto de moléculas de ar para seus vizinhos e assim por diante para fora. Em última análise, a onda transfere energia, mas não matéria, o que significa que é a perturbação que está viajando, e não as próprias moléculas de ar.
Quando você fala sobre a velocidade do som, está falando sobre quanto tempo leva para a onda sonora ou perturbação ir do lugar onde começou até o seu ouvido. A velocidade de uma onda sonora é determinada pelo meio ou material através do qual a onda está viajando; a mesma onda irá mais rápido no hélio do que no ar, por exemplo. Cada material tem duas propriedades que determinam a rapidez com que ele transmite o som: sua densidade e sua rigidez ou módulo de elasticidade.
A "rigidez" do ar ou seu módulo de elasticidade não muda com a umidade. A densidade, no entanto, sim. À medida que a umidade aumenta, também aumenta a porcentagem de moléculas de ar que são moléculas de água. As moléculas de água são muito menos massivas do que as moléculas de oxigênio, nitrogênio ou dióxido de carbono e, portanto, quanto maior o fração de ar que é composta de vapor d'água, menos massa por unidade de volume e menos denso o ar torna-se. A densidade mais baixa se traduz em uma viagem mais rápida das ondas sonoras, portanto, as ondas sonoras viajam mais rápido em alta umidade. O aumento na velocidade, no entanto, é muito pequeno, portanto, para a maioria dos fins do dia-a-dia, você pode ignorá-lo. No ar à temperatura ambiente ao nível do mar, por exemplo, o som viaja cerca de 0,35 por cento mais rápido em 100 por cento de umidade (ar muito úmido) do que em 0 por cento de umidade (ar completamente seco).
O efeito da umidade na velocidade do som é ligeiramente maior em pressões de ar mais baixas, como aquelas que você experimenta em grandes altitudes. A cerca de 6.000 metros (20.000 pés) acima do nível do mar, por exemplo, a diferença entre a velocidade do som em temperatura ambiente, o ar seco a 0 por cento de umidade e o mesmo ar a 100 por cento de umidade é cerca de 0,7 por cento. O aumento da temperatura também amplia o efeito da umidade na velocidade do som no ar, embora, novamente, o aumento seja relativamente modesto.