стисливість

Сжим а емость, здатність речовини змінювати свій обсяг під дією всебічного тиску. С. володіють всі речовини. Якщо речовина в процесі стискування не відчуває хімічних, структурних і інших змін, то при поверненні зовнішнього тиску до початкового значення початковий обсяг відновлюється. У твердих тіл, що мають пори, тріщини та інші неоднорідності структури, практично оборотна С. може спостерігатися лише при досить високому тиску (наприклад, у гірських порід при тиску більшому 2-5 кбар; 1 кбар = 108 н / м2).

Зазвичай С. (об'ємною пружністю) називається оборотна зміна займаного речовиною об'єму V під рівномірним гідростатичним тиском р. Величину С. характеризує коефіцієнт С. (b, який виражає зменшення одиничного об'єму тіла при збільшенні р на одну одиницю: , Де D V і D r - зміни обсягу V і щільності r при зміні р на величину D р. К = 1 / b називають модулем об'ємної пружності (модулем об'ємного стиснення, об'ємним модулем), для твердих тіл , Де Е - модуль нормальної пружності ( Юнга модуль ), M - модуль зсуву. Для ідеальних газів К = р при будь-якій температурі Т. У загальному випадку С. речовини, а отже До і b, залежить від р і Т. Як правило, b убуває при збільшенні р і зростає з Т. Часто С. характеризують відносить. щільністю d = r / r 0, де r 0 - щільність при Про ° С і р = 1 атм.

Стиснення може відбуватися як при постійній температурі (ізотермічні), так і з одночасним розігріванням стискуваного тіла (наприклад, в адіабатні процесі). В останньому випадку значення До будуть більшими, ніж при ізотермічному стисканні (для більшості твердих тіл при звичайній температурі - на декілька%).

Для оцінки С. речовин в широкому діапазоні тисків використовують рівняння стану, що виражають зв'язок між р, V і Т. Визначають С. безпосередньо по зміні об'єму тіл під тиском (див. п'єзометр ), З акустичних вимірювань швидкості поширення пружних хвиль в речовині, з експериментів по ударному стиску, що дають залежність між r і р при максимальних отриманих в експерименті тисках. С. знаходять також з вимірів параметрів кристалічної решітки під тиском, вироблених методом рентгенівського структурного аналізу . С. можна визначити за допомогою вимірювання лінійної деформації твердого тіла під гідростатичним тиском (по т. Н. Лінійної С.). Для ізотропного тіла коефіцієнт лінійної С. , Де L - лінійний розмір тіла.

С. газів, будучи дуже великий при тисках до 1 кбар, у міру наближення їх щільності до щільності рідин стає близькою до С. рідин. Остання із зростанням р зменшується спочатку різко, а потім змінюється досить мало: в інтервалі 6-12 кбар b зменшується приблизно так само, як в інтервалі від 1 атм (10-3 кбар) до 1 кбар (приблизно в 2 рази), і при 10-12 кбар складає 5-10% від початкового значення. При 30-50 кбар модулі До рідин по порядку величини близькі до До твердих тіл. Для твердих тіл при 100 кбар D r / r 0 »15-25%. Для окремих речовин, наприклад лужних металів, D r / r ~ 40%, для більшості ін. Металів ~ 6-15%. Лінійна С. анізотропних речовин залежить від кристалографічних напрямків (у всякому разі, до тиску в десятки кбар), причому уздовж напрямів із слабким міжатомним взаємодією вона може в 8-10 разів перевищувати С. за напрямками, уздовж яких в кристалічній решітці має місце більш сильна зв'язок; зміна параметра решітки в цих напрямках в певному інтервалі р може бути навіть позитивним (телур, селен). С. - найважливіша характеристика речовини, яка дозволяє судити про залежність фізичних властивостей від міжатомних (міжмолекулярних) відстаней.

Знання С. газів (парів), рідин і твердих тіл необхідно для розрахунку роботи теплових машин, хіміко-технологічних процесів, дії вибуху, аеро- і гідродинамічних ефектів, що спостерігаються при рухах з великими швидкостями, і т. Д. Приклади С. різних речовин наведені в ст. тиск високий .

Літ .: Варгафтік Н. Б., Довідник по теплофізичних властивостях газів і рідин, 2 вид., М., 1972; Довідник фізичних констант гірських порід, [пер. з англ.], М., 1969, гл. 7; Фізичний енциклопедичний словник, т. 4, М., 1963 (ст. Стисливість). Див. Також літ. при статтях тиск високий . п'єзометр .

Л. Д. Лівшиць.