Hva er bulkmodulen?

Materialer kan generelt komprimeres når de utsettes for ytre trykk påført på overflatene. Reduksjonen i volumet av et materiale under et gitt trykk varierer mye fra materiale til materiale. Gasser komprimeres vanligvis lettest under trykk, mens faste stoffer kan komprimeres relativt lite og med store vanskeligheter. Bulkmodulen er en materialegenskap som indikerer graden av motstand av et materiale mot kompresjon. Det kan også bli referert til av en rekke andre uttrykk som bulkmodulus for elastisitet, modulus for kompresjon og andre.

En måte å tenke på det er som det gjensidige til komprimerbarhet. Høyt bulkmodul for et materiale indikerer en relativt høy motstand mot kompresjon, noe som betyr at det er vanskelig å komprimere. En lav verdi indikerer relativt liten motstand mot kompresjon, noe som betyr at materialet blir relativt lett komprimert. For eksempel er bulkmodulen av stål flere størrelsesordener større enn for luft, som relativt enkelt kan komprimeres med en luftkompressor.

Verdiene av bulkmodulen til et materiale varierer avhengig av faktorer som temperaturen til det materialet eller mengden luft som er blandet inn i det. Når et materiale varmes opp, vil volumet generelt utvide seg og dermed føre til en mer åpen fysisk struktur som er lettere å komprimere. Luft fanget i et materiale påvirker også den fysiske strukturen til et materiale og påvirker dermed dens bulkmodul.

Noen væsker, for eksempel vann eller hydraulisk væske, blir noen ganger referert til som ukomprimerbare væsker. Dette er ikke strengt nøyaktig, men fordi kompressibilitetene deres er relativt lave, kan bulkmodulen ignoreres i noen tekniske beregninger. Under visse omstendigheter, men som i noen situasjoner med høyt trykk, må det tas hensyn til for å sikre korrekt systemdesign og funksjon.

For eksempel kan ytelsen til hydraulisk utstyr under meget høyt trykk bli forringet hvis bulkmodulen til hydraulikkfluidet ikke tas i betraktning i systemdesign. Dette er fordi det brukes litt energi på å komprimere hydraulikkfluidet i stedet for å gå direkte mot arbeidet utstyret utfører. Væsken i systemet må komprimeres til det punktet den motstår ytterligere komprimering før utstyret og belastningen blir utført. Avledning av energi fra den primære oppgaven kan påvirke plasseringen av utstyret, kraften det har tilgjengelig for den tiltenkte funksjonen, responstid og så videre.

Bulkmodulen er sjeldnere en egenskap av interesse med hensyn til faste stoffer, siden de vanligvis er ekstremt vanskelige å komprimere, men det er relevant under noen omstendigheter. Hastigheten som lyden beveger seg gjennom et fast stoff, avhenger delvis av bulkmodulen til materialet. Mengden energi som kan lagres i et fast stoff er også relatert til denne egenskapen, så den er relevant for studiet av jordskjelv og seismiske bølger.

Som en matematisk funksjon blir denne materialegenskapen uttrykt som forholdet mellom det påførte trykket og endringen i volum av stoffet per volumenhet. Dette gir en verdi uttrykt i de samme enhetene som ble brukt for å uttrykke trykk fordi volumenhetene avbryter. I grafisk form er det skråningen på kurven som dannes ved å plotte trykkene som påføres et materiale kontra materialets tilsvarende spesifikke volum ved disse trykk.