A maior diferença entre uma bicicleta de montanha e uma bicicleta de estrada é a relação de transmissão.
Qualquer outra diferença pode ser ultrapassada. Pode trocar pneus, aumentar a pressão, bloquear a suspensão, e usar pedais sem clipe, mas se estiver numa bicicleta de montanha típica, a sua engrenagem ainda o limitará a uma velocidade que é aproximadamente 30% mais lenta do que o mesmo esforço produzirá numa bicicleta de montanha.
Por exemplo, a típica engrenagem MTB de topo, com um anel grande de 44t e uma traseira de 12t, e uma cadência típica de 90 RPMs dá-lhe uma velocidade de 26 mph possível. Ver a tabela abaixo para a velocidade de cada combinação de engrenagens com uma típica engrenagem MTB.
A mesma cadência na engrenagem superior de uma bicicleta compacta de estrada dupla, uma 50 x 11 normalmente, dá uma possível velocidade máxima de 33 mph, com o mesmo nível de esforço.
Standard 53 x 12 é cerca de 32 mph, com tudo o resto igual.
Naturalmente, é necessário estar apto o suficiente para manter esse ritmo. Mas como está a comparar os mesmos níveis de esforço, isso é um pouco mais de 2-3 milhas por hora. Mais como 9 mph mais rápido.
Que num percurso de 20 milhas = 46 minutos no MTB, contra 33 minutos numa bicicleta de estrada, com o mesmo nível de esforço.
Isto é estritamente uma questão de engrenagem e vantagem mecânica, para um aumento de aproximadamente 30% na velocidade.
BTW, aqui toda a matemática assume o mesmo diâmetro de pneu, o que não é típico. (Ver os gráficos para diferenças completas e precisas, com o comprimento da manivela, o tamanho do pneu, e a extensão da engrenagem contabilizados)
A diferença apenas no tamanho da roda, assumindo manchas de alta pressão, vale a diferença de 2 mph que @Gary.Ray afirma na sua resposta acima. Este último gráfico é idêntico ao gráfico MTB acima, excepto que mudei o tamanho da roda e do pneu para corresponder a uma bicicleta de estrada. RPMs, engrenagens, e pressão são idênticos ao primeiro gráfico MTB. A diferença na engrenagem da mudança de tamanho da roda é de 2 MPH.
A propósito, a aplicação que usei para fazer os cálculos e os gráficos aqui chama-se * Gear Head **, está na loja de aplicações para iPhone e iPad, e é a melhor ferramenta que encontrei para este tipo de cálculos. Gosto dela, mas não tenho qualquer outra ligação com ela, só para que conste.