Почему скорость звука в воздухе меньше скорости звука в воде и намного меньше скорости звука в стали?

Каноническая формула скорости распространения звуковых волн в среде:
V = √(1/B*ρ), где В - адиабатическая сжимаемость, ρ - плотность. Отсюда видно, что скорость звука уменьшается при росте плотности и сжимаемости (обратной характеристикой упругости) . Как пример, скорость звука в газообразном гелии при нормальных условиях приблизительно равна 950 м/c, в водороде - 1260 м/с. По сравнению с воздухом их плотность, а значит - и инерционность атомов/молекул, гораздо меньше.

Вместе с тем, в твердых телах с анизотропной структурой скорость распространения звуковых волн выше, чем у большинства газов и жидкостей. Почему так, а не наоборот? Рассмотрю на примере с металлами - типичными кристаллическими телами.
Электростатическая энергия взаимодействия атомов-ионов с электронами и другими атомами металла в кристаллах металлической решетки очень высока. Следовательно, ионы в решетках кристаллов находятся в потенциальной яме, определяемой суперпозицией электростатических полей других кристаллов и электронного облака вероятности. Следовательно, при смещении атомов возникает результирующая возвращающая сила, которая смещает их в точку равновесия - область обладания наименьшей потенциальной энергией. Следовательно, колебания кристаллов все равно приводят к начальной структуре. Следовательно, кристаллы металлов обладают большой упругостью. Следовательно, металлы в целом малодеформируемы, а малые деформации распространяются с большой скоростью.
Отсюда и увеличение скорости распространения в металлах как твердых анизотропных телах при малой сжимаемости, даже несмотря на то, что из-за большой плотности инерционность атомов кристаллов велика (что приводило бы к уменьшению скорости распространения звуковых волн по сравнению с жидкостями и газами, если бы не большая упругость) .

А вот у твердых аморфных тел, упругость которых из-за изотропии очень мала, а значит - и отсутствие возвращения в равновесное положение (то есть, отсутствуют области с выраженным минимумом потенциальной энергии) , скорость распространения звука очень низка. Пример - пластилин.
Отсюда видно, что большая плотность не всегда соответствует большой упругости/сжимаемости. Это зависит от внутренней структуры вещества.

Жидкость также малосжимаема в результате интенсивного электростатического отталкивания (даже обменное взаимодействие вносит свой вклад) , потому скорость распространения звуковых волн в ней больше, чем в воздухе.

Вместе с тем, волны в твердых телах и жидкостях распространяются на намного меньшие расстояния, чем в газах (что само собой разумеется) .

А при возрастании УПРУГОСТИ?

Звук - это волна. Волна материально ничего не переносит. Это как камушки домино ( ДоминоДей ) . Один упал, толкнул соседа, тот следующего и тд. . Чем плотность среды ( эфира) выше, тем эти " домино камушки" стоят ближе друг к другу. Тем быстрее, при падении, толкает соседа.. .
Примерно так. :))