Moduł objętościowy

Moduł objętościowy, stała numeryczna opisująca właściwości sprężyste ciała stałego lub cieczy, gdy jest ono poddane ciśnieniu na wszystkich powierzchniach. Przyłożone ciśnienie zmniejsza objętość materiału, który powraca do swojej pierwotnej objętości po usunięciu ciśnienia. Czasami określany jako nieściśliwość, moduł objętościowy jest miarą zdolności substancji do wytrzymywania zmian objętości pod wpływem nacisku ze wszystkich stron. Jest on równy ilorazowi przyłożonego ciśnienia podzielonego przez względne odkształcenie.

W tym przypadku względne odkształcenie, powszechnie nazywane naprężeniem, jest zmianą objętości podzieloną przez objętość początkową. Zatem, jeżeli pierwotna objętość Vo materiału jest zmniejszana przez przyłożone ciśnienie p do nowej objętości Vn, odkształcenie może być wyrażone jako zmiana objętości, Vo – Vn, podzielona przez objętość pierwotną, lub (Vo – Vn)/Vo. Sam moduł objętościowy, który z definicji jest ciśnieniem podzielonym przez odkształcenie, może być wyrażony matematycznie jako

równanie.

Gdy moduł objętościowy jest stały (niezależny od ciśnienia), jest to szczególna forma prawa sprężystości Hooke’a.

Uzyskaj subskrypcję Britannica Premium i uzyskaj dostęp do ekskluzywnych treści. Subscribe Now

Ponieważ mianownik, odkształcenie, jest stosunkiem bez wymiarów, wymiarami modułu objętościowego są wymiary ciśnienia, siły na jednostkę powierzchni. W systemie angielskim moduł sprężystości może być wyrażony w funtach na cal kwadratowy (zwykle w skrócie psi), a w systemie metrycznym w niutonach na metr kwadratowy (N/m2) lub paskalach.

Wartość modułu sprężystości dla stali wynosi około 2,3 × 107 psi, lub 1,6 × 1011 paskali, trzy razy więcej niż wartość dla szkła. Zatem tylko jedna trzecia ciśnienia jest potrzebna do zmniejszenia szklanej kuli w takim samym stopniu, jak stalowej kuli o tym samym rozmiarze początkowym. Przy jednakowym ciśnieniu proporcjonalne zmniejszenie objętości szkła jest trzykrotnie większe niż stali. Można również powiedzieć, że szkło jest trzykrotnie bardziej ściśliwe niż stal. W rzeczywistości ściśliwość definiuje się jako odwrotność modułu objętościowego. Substancja, która jest trudna do ściśnięcia ma duży moduł objętościowy, ale małą ściśliwość. Substancja, która jest łatwa do ściśnięcia ma wysoki moduł ściśliwości, ale niski moduł objętościowy.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *