Сжимаемость
Материал из Википедии — свободной encyclopedia
Сжимаемость — свойство вещества изменять свой объём под действием всестороннего равномерного внешнего давления[1]. Сжимаемость характеризуется коэффициентом сжимаемости, который определяется формулой
где V — это объём вещества, p — давление; знак минус указывает на уменьшение объёма с повышением давления[2][3].
Коэффициент сжимаемости называют также коэффициентом всестороннего сжатия или просто коэффициентом сжатия[4], коэффициентом объёмного упругого расширения[2], коэффициентом объёмной упругости'[3].
Нетрудно показать, что из приведённой формулы следует выражение, связывающее коэффициент сжимаемости c плотностью вещества :
Величина коэффициента сжимаемости зависит от того, в каком процессе происходит сжатие вещества. Так, например, процесс может быть изотермическим, но может происходить и с изменением температуры. Соответственно, для различных процессов в рассмотрение вводят различные коэффициенты сжимаемости.
Для изотермического процесса вводят изотермический коэффициент сжимаемости, который определяется следующей формулой:
где индекс T обозначает, что частная производная берётся при постоянной температуре.
Для адиабатического процесса вводят адиабатический коэффициент сжимаемости, определяемый следующим образом:
где S обозначает энтропию (адиабатический процесс протекает при постоянной энтропии). Для твёрдых веществ различиями между этими двумя коэффициентами обычно можно пренебрегать.
Величина, обратная коэффициенту сжимаемости называется объёмным модулем упругости, который обозначается буквой K (в англоязычной литературе — иногда B).
Иногда коэффициент сжимаемости называют просто сжимаемостью.
Уравнение сжимаемости связывает изотермическую сжимаемость (и косвенно давление) со структурой жидкости.
Адиабатическая сжимаемость всегда меньше изотермической. Справедливо соотношение
- ,
где — теплоёмкость при постоянном объёме, — теплоёмкость при постоянном давлении.