Kompressziós modulus

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Az uniform nyomás illusztrációja

Egy anyag kompressziós modulusa vagy bulk modulusa (jele: K vagy B) az uniform nyomással (minden irányból egyforma nagyságú) szembeni ellenálló képességét jellemzi. Definíció szerint az infinitezimálisan kicsiny nyomásnövekedés, és az ennek eredményeképpen bekövetkező relatív térfogatcsökkenés hányadosa. SI mértékegysége a pascal, dimenziós alakja: M1L−1T−2.[1]

Definíció[szerkesztés]

A kompressziós modulus formálisan kifejezve:

ahol P a nyomás, V a térfogat, és dP/dV a nyomás térfogat szerinti deriváltja. Ezzel ekvivalens:

ahol ρ a sűrűség és dP/dρ a nyomás sűrűség szerinti deriváltja. A kompressziós modulus inverze az összenyomhatóság.

Más modulusok az anyag más típusú terheléssel szembeni válaszát (nyúlását) írják le: a nyírószilárdsági modulus a nyírás, a Young modulus az egytengelyű feszültség és a nyúlás közti kapcsolatot adja meg. Folyadékok esetében azonban csak a kompressziós modulus bír jelentéssel. Anizotróp anyagok, mint például a fa vagy papír esetében ez a három modulus nem tartalmaz elég információt az anyag viselkedésének leírására, ezért az általánosított Hooke-törvény alkalmazandó.

Jellemző értékek[szerkesztés]

A kompressziós modulus (K)
közelítő értéke gyakori anyagokra
Anyag Kompressziós modulus (GPa) Kompressziós modulus (psi)
Üveg (lásd ábra) 35-55 5,8×103
Acél 160 23×103
Gyémánt (4 K-en)[2] 443 64×103
Egyes üvegkomponensek hatása az alapüveg kompressziós modulusára.[3]

Egy anyag, amelynek kompressziós modulusa 35 GPa, egy százaléknyi térfogatvesztést szenved, ha 0,35 GPa (~3500 bar) külső nyomás hat rá.

A kompressziós modulus (K)
közelítő értéke más anyagokra
Anyag Kompressziós modulus (Pa)
Víz 2,2×109 (nagy nyomáson értéke megnő)
Metanol 8,23×108 (20 °C és 1 Atm)
Levegő 1,42×105 (adiabatikus kompressziós modulus)
Levegő 1,01×105 (konstans hőmérsékletű bulk modulus)
Szilárd hélium 5×107

Források[szerkesztés]

  1. Bulk Elastic Properties. Hyperphysics.com. Georgia State University
  2. Charles Kittel. Introduction to Solid State Physics, 8th edition, 52. o (2005). ISBN 0-471-41526-X 
  3. Fluegel, Alexander: Bulk modulus calculation of glasses. Glassproperties.com

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Bulk modulus című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.