小学生法律小常识 什么是体积模量?

体积模量是一个常数,描述了物质对压缩的抵抗力。它定义为压力增加与材料减少之间的比率's体积。与杨氏模量,剪切模量和胡克定律一起,体积模量描述了材料对应力或应变的响应。

通常,体积模量在等式和表中由KB表示。虽然它适用于任何物质的均匀压缩,但它最常用于描述流体的行为。它可用于预测压缩小学生法律小常识,计算密度,并间接指示物质内的化学键合类型。体积模量被认为是弹性性质的描述符,因为一旦压力释放,压缩材料返回其原始体积。

体积模量的单位是公制系统中的帕斯卡(Pa)或每平方米牛顿(N/m2),或英语系统中的每平方英寸磅(PSI)。

流体体积模量(K)值表

存在固体的体积模量值(例如,对于钢为160GPa;对于金刚石为443GPa;对于固体氦为50MPa)和气体(例如,对于恒定温度下的空气为101kPa),但是最常见的表格列出了液体的值。以下是英文和公制单位的代表值:

丙酮63汽油<112>2.6汞127150磷酸酯151硫酸175
英语单位
105PSI)
SI Units
109Pa)
1.340.92
1.51.05
四氯化碳1.911.32
乙醇1.541.06
1.91.3
甘油6.314.35
ISO 32矿物油1.8
煤油1.91.3
41.428.5
石蜡油2.411.66
汽油1.55-2.161.07-1.49
4.43
SAE 30油2.21.5
海水3.392.34
4.33.0
3.122.15
水-乙二醇53.4
水油乳液3.3

2.3

K值根据样品的物质状态以及某些情况下的温度而变化。在液体中,溶解气体的量对值有很大影响。K的高值表示材料抗压缩,而低值表示在均匀压力下体积明显减小。体积模量的倒数是可压缩性,因此具有低体积模量的物质具有高可压缩性。

健康知识图文在查看表格时,您可以看到液体金属汞几乎不可压缩。这反映了汞原子与有机化合物中的原子相比的大原子半径以及原子的堆积。由于氢键,水也能抵抗压缩。

体积模量公式

材料的体积模量可以通过粉末衍射,使用靶向粉末或微晶样品的x射线,中子或电子来测量。它可以使用以下公式计算:

体积模量(235 K 236)体积应力/体积应变237

这与说它等于压力的变化除以体积变化除以初始体积:

体积模量(K)=(p-p)/[(V-V)/V]

这里,p和V分别是初始压力和体积,p和V1是压缩时测量的压力和体积。

体积模量弹性也可以用压力和密度表示:

K=(p-p)/[(ρ-ρ)/ρ]

这里,ρ和ρ是初始和最终密度值。

示例计算

体积模量可用于计算流体的静水压力和密度。例如,考虑海洋最深点的海水,马里亚纳海沟。沟槽底部在海平面以下10994米处。

马里亚纳海沟的静水压力可以计算如下:

p=ρ*g*h

其中p是压力,ρ是海平面海水密度,g是重力加速度,h是水柱的高度(或深度)。

科普_1

p=(1022 kg/m3)(9.81 m/s2)(10994 m)

p=110 x 106Pa或110 MPa

知道海平面的压力为105Pa,可以计算出沟槽底部的水密度:

ρ=[(p-p)ρ+K*ρ)/K

ρ=[[(110 x 106Pa)-(1 x 105Pa)](1022 kg/m3)]+(2.34 x 109Pa)(1022 kg/m3)/(2.34 x 109Pa)

ρ=1070 kg/m3

你能从中看到什么?尽管马里亚纳海沟底部的水受到巨大压力,但它并没有被压缩!

来源

  • De Jong,Maarten;Chen,Wei(2015)。"绘制无机物的完整弹性特性结晶化合物"。科学数据。2: 150009。doi:10.1038/sdata.2015.9
  • Gilman,J.J。(1969)。固体流动的微观力学。纽约:McGraw-Hill。
  • Kittel,Charles(2005)。固态物理介绍(第8版)。ISBN 0-471-41526-X.
  • Thomas,Courtney H.(2013)。材料的机械性能(第二版)。新德里:麦格劳-希尔教育(印度)。ISBN 1259027511。