فيزياء معامل الحجم

معامل الحجم ، ثابت رقمي يصف الخصائص المرنة للمادة الصلبة أو السائلة عندما يكون تحت الضغط على جميع الأسطح. يقلل الضغط المطبق من حجم المادة ، والتي تعود إلى حجمها الأصلي عند إزالة الضغط. يُشار أحيانًا إلى عدم الانضغاطية ، فإن المعامل الأكبر هو مقياس لقدرة مادة على تحمل التغيرات في الحجم عندما تكون تحت الضغط من جميع الجوانب. وهو يساوي حاصل الضغط المطبق مقسومًا على التشوه النسبي.

في هذه الحالة ، فإن التشوه النسبي ، المعروف باسم الإجهاد ، هو التغيير في الحجم مقسومًا على الحجم الأصلي. وبالتالي ، إذا تم تقليل الحجم الأصلي للمادة _o بالضغط المطبق p إلى الحجم الجديد V _n ، فقد يتم التعبير عن السلالة كتغيير في الحجم ، V _o - V _n ، مقسومًا على الحجم الأصلي ، أو (V _o - V _n) / V _o. معامل الحجم نفسه ، والذي ، بحكم تعريفه ، هو الضغط مقسومًا على الإجهاد ، يمكن التعبير عنه رياضياً كـ

عندما يكون معامل الحجم ثابتًا (بغض النظر عن الضغط) ، فهذا شكل محدد من أشكال قانون هوك للمرونة.

لأن القاسم ، الإجهاد ، هو نسبة بدون أبعاد ، فإن أبعاد المعامل الأكبر هي تلك الخاصة بالضغط ، القوة لكل وحدة مساحة. في النظام الإنجليزي ، يمكن التعبير عن المعامل بالجملة بوحدات جنيه لكل بوصة مربعة (تختصر عادة إلى psi) ، وفي النظام المتري ، نيوتن لكل متر مربع (N / m ²) ، أو باسكال.

تبلغ قيمة معامل الحجم الصلب حوالي 2.3 × 10 ⁷ رطل ^/ بوصة مربعة ، أو 1.6 × 10 ¹¹ باسكال ، أي ثلاثة أضعاف قيمة الزجاج. وبالتالي ، لا يلزم سوى ثلث الضغط لتقليل كرة زجاجية بنفس المقدار مثل كرة فولاذية من نفس الحجم الأولي. تحت الضغط المتساوي ، النقص النسبي في حجم الزجاج ثلاث مرات من الفولاذ. يمكن للمرء أن يقول أيضًا إن الزجاج أكثر انضغاطًا بثلاث مرات من الفولاذ. في الواقع ، يتم تعريف الانضغاطية على أنها المعاملة التبادلية لمعامل الحجم. تحتوي المادة التي يصعب ضغطها على معامل حجم كبير ولكن انضغاط صغير. المادة التي يسهل ضغطها لها قابلية انضغاط عالية ولكن معامل حجم منخفض.