сжимаемость

СЖИМАЕМОСТЬ - способность вещества изменять свой объём под действием всестороннего давления. С. обладают все вещества. Если вещество в процессе сжатия не испытывает хим., структурных и др. изменений, то при возвращении внеш. давления к исходному значению нач. объём восстанавливается. Именно обратимое изменение занимаемого веществом объёма V под равномерным гидростатич. давлением р и наз. обычно С. (объёмной упругостью). Величину С. характеризует коэф. С., к-рый выражает уменьшение единичного объёма (или плотности) тела при увеличении р на единицу:

где - изменения V и при изменении р на величину. - модуль объёмной у п р у г о с т и (модуль объёмного сжатия, объёмный модуль); для твёрдых тел где Е - модуль Юнга (см. Модули упругости), G - модуль сдвига. Для идеальных газов К = р при любой темп-ре Т. В общем случае С. вещества, а следовательно, К изависят от р и Т. Как правило, убывает при увеличении р и растёт с Т. Часто С. характеризуют относит. плотностью , где - плотность при Т = 0 °С и р = 1 атм.

Сжатие может происходить как при пост. Т (изотермически), так и с одноврем. разогревом сжимаемого тела (напр., в адиабатном процессе). В последнем случае значения К будут большими, чем при изотермич. сжатии (для большинства твёрдых тел при обычной Т на неск. %).

Для оценки С. веществ в широком диапазоне р используют уравнения состояния, выражающие связь между р, V и Т. Определяют С. непосредственно по изменению V под давлением (см. Пьезометр ),из акустич. измерений скорости распространения упругих волн в веществе. Эксперименты в ударной волне позволяют установить зависимость между и р при максимальных экспериментально полученных давлениях. С. находят также из измерений параметров кристаллич. решётки под давлением, производимых методами рентгеновского структурного анализа. С. можно определить измеряя линейную деформацию твёрдого тела под гидростатич. давлением (по т. н. линейной С.). Для изотропного тела коэф. линейной С.

где L - линейный размер тела.

С. газов, будучи очень большой при р < 1 кбар, по мере приближения их плотности к плотности жидкостей становится близкой к С. жидкостей. Последняя с ростом р уменьшается сначала резко, а затем меняется весьма мало: в интервале 6-12 кбар уменьшается примерно так же, как в интервале от 1 атм (10~³ кбар) до 1 кбар (примерно в 2 раза), при 10-12 кбар составляет 5-10% от нач. значения. При 30-50 кбар модули К жидкостей по порядку величины близки к К твёрдых тел. Для твёрдых тел при 100 кбар . Для отд. веществ, напр. для щелочных металлов,, для большинства др. металлов 6-15%. Линейная С. анизотропных веществ зави-

сит от кристаллография, направлений (во всяком случае, до давлений в десятки кбар), причём вдоль направлений со слабым межатомным взаимодействием она может в 8-10 раз превосходить С. по направлениям, вдоль к-рых в кристаллич. решётке более сильная связь; изменение параметра решётки в этих направлениях в определ. интервале р может быть даже положительным (теллур, селен). С.- важнейшая характеристика вещества, к-рая позволяет судить о зависимости физ. свойств от межатомных (межмолекулярных) расстояний. Знание С. газов (паров), жидкостей и твёрдых тел необходимо для расчёта работы тепловых машин, химико-технол. процессов, действия взрыва, аэро-и гидродинамич. эффектов, наблюдающихся при движении с большими скоростями, и т. д.

Лит.: Варгафтик Н. Б., Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, 2 изд., М., 1972; Таблицы физических величин. Справочник, под ред. И. К. Кикоина, М., 1976; см. также лит. при ст. Давление высокое. Л. Д. Лившиц.

   <<      Предметный указатель      >>