Сжимаемость

Сжимаемость

Сжимаемость — свойство вещества изменять свой объём при изменении внешнего давления (или другими словами, при изменении напряжений в веществе). Сжимаемость характеризуется коэффициентом объёмного сжатия

\beta =-\frac{1}{V}\frac{\partial V}{\partial p}

где V — это объём вещества, p — давление.

В некоторых источниках эта величина обозначается буквой \kappa.

Приведённая выше формула является неполной, потому что коэффициент объёмного сжатия для любой системы зависит от того, является ли процесс адиабатическим или изотермическим. Соответственно, изотермический коэффициент объёмного сжатия определяется следующей формулой:

\beta_T=-\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial p}\right)_T

где индекс T обозначает, что частная производная берётся при постоянной температуре.

Адиабатический коэффициент объёмного сжатия определяется следующим образом:

\beta_S=-\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial p}\right)_S

где S обозначает энтропию (адиабатический процесс протекает при постоянной энтропии). Для твёрдых веществ различиями между этими двумя коэффициентами обычно можно пренебрегать.

Величина, обратная коэффициенту объёмного сжатия называется объёмным модулем упругости, который обозначается буквой K (в англоязычной литературе — иногда B).

Иногда коэффициент объёмного сжатия называют просто «сжимаемостью».

Уравнение сжимаемости связывает изотермическую сжимаемость (и косвенно давление) со структурой жидкости.

Адиабатическая сжимаемость всегда меньше изотермической. Справедливо соотношение

 \beta_S = \frac{C_V}{C_P} \beta_T ,

где  C_V  — теплоёмкость при постоянном объёме,  C_P  — теплоёмкость при постоянном давлении.

Термодинамика

Термин «сжимаемость» также используется в термодинамике для описания отклонений термодинамических свойств реальных газов от свойств идеальных газов. Коэффициент сжимаемости определяется как

Z=\frac{p \underline{V}}{R T}

где p — давление газа, T — температура, \underline{V} — молярный объём.

Для идеального газа коэффициент сжимаемости Z равен единице, и тогда получаем привычное уравнение состояния идеального газа:

p = {RT\over{\underline{V}}}

Для реальных газов Z может, в общем случае, быть как меньше единицы, так и больше неё.

Отклонение поведения газа от поведения идеального газа важно возле критической точки, или в случаях очень высоких давлений или достаточно низких температур. В этих случаях график зависимости коэффициента сжимаемости от давления (англ.) или, иначе говоря, уравнение состояния больше подходит для получения точных результатов при решении задач.

Связанные с этим ситуации рассматриваются в гиперзвуковой аэродинамике, когда диссоциация молекул приводит к возрастанию молярного объёма, потому что один моль кислорода, с химической формулой O2, превращается в два моля одноатомного кислорода, и аналогично N2 диссоциируется в 2N. Поскольку это происходит динамически по мере того, как воздух обтекает аэрокосмический объект, то удобно изменять Z, рассчитанный для изначальной молярной массы воздуха 29,3 грамм/моль, чем миллисекунда за миллисекундой отслеживать изменяющийся молекулярный вес воздуха. Это зависящее от давления изменение происходит с атмосферным кислородом при изменении температуры от 2500 K до 4000 K, и с азотом при изменении температуры от 5000 K до 10,000 K.[1]

В тех областях, где зависящая от давления диссоциация является неполной, как коэффициент бета (отношение дифференциала объёма к дифференциалу давления), так и теплоёмкость при постоянном давлении будут сильно возрастать.

Примечания

  1. Regan Frank J. Dynamics of Atmospheric Re-entry. — P. 313. — ISBN 1563470489

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужно решить контрольную?
Синонимы:

Полезное


Смотреть что такое "Сжимаемость" в других словарях:

  • СЖИМАЕМОСТЬ — обратимое изменение объема тел под действием всестороннего давления. Количественно сжимаемость описывается относительным изменением удельного (мольного) объема при возрастании давления. Различают изометрический, адиабатический и др. виды… …   Большой Энциклопедический словарь

  • СЖИМАЕМОСТЬ — СЖИМАЕМОСТЬ, сжимаемости, мн. нет, жен. (спец.). Способность сжиматься. Сжимаемость воздуха. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • СЖИМАЕМОСТЬ — способность в ва изменять свой объём под действием всестороннего давления. С. обладают все в ва. Если в во в процессе сжатия не испытывает хим., структурных и др. изменений, то при возвращении внеш. давления к исходному значению нач. объём… …   Физическая энциклопедия

  • сжимаемость — уплотняемость, прессуемость, сокращаемость Словарь русских синонимов. сжимаемость сущ., кол во синонимов: 4 • прессуемость (1) • …   Словарь синонимов

  • Сжимаемость —         горных пород (a. compressibility of rocks; н. Zusammendruckbarkeit der Gesteine, Kompressibilitat des Gebirges; ф. compressibilite des roches; и. compresibilidad de rocas) способность горн. пород изменять свой объём под воздействием… …   Геологическая энциклопедия

  • сжимаемость — Способность материала изменять толщину под действием заданного давления. [СТ СЭВ 5063 85] Тематики материалы и изделия теплоизоляционные …   Справочник технического переводчика

  • СЖИМАЕМОСТЬ — способность твёрдых, жидких и газообразных тел обратимо изменять свой объём под действием всестороннего давления. Если вещество в процессе сжатия (см. (1)) не испытывает хим., структурных и др. изменений, то после прекращения внешних воздействий… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Сжимаемость —         способность вещества изменять свой объём под действием всестороннего давления. С. обладают все вещества. Если вещество в процессе сжатия не испытывает химических, структурных и других изменений, то при возвращении внешнего давления к… …   Большая советская энциклопедия

  • сжимаемость — и; ж. чего. Спец. Способность, свойство вещества сжиматься, уменьшать свой объём под воздействием внешнего давления. С. воздуха. С. грунта. * * * сжимаемость обратимое изменение объёма тел под действием всестороннего давления. Количественно… …   Энциклопедический словарь

  • Сжимаемость — 21. Сжимаемость Способность материала изменять толщину под действием заданного давления Источник: СТ СЭВ 5063 85: Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения 3.1.10 сжимаемость: Изменение объема грунта под влиянием сжатия от… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»