Jaki jest moduł masowy?
Materiały
Na ogół można ścisnąć, gdy są poddawane ciśnieniu zewnętrznym nakładanym na ich powierzchnie. Zmniejszenie objętości materiału pod danym ciśnieniem różni się znacznie w zależności od materiału. Gazy są na ogół najłatwiej sprężone pod ciśnieniem, podczas gdy ciśnienie ciał można ściskać stosunkowo niewielki i z dużym trudnością. Moduł masowy jest właściwością materialną wskazującą stopień oporu materiału do kompresji. Można go również odwoływać przez wiele innych terminów, takich jak moduł elastyczności masowy, moduł kompresji i inne.
Jednym ze sposobów myślenia o tym jest wzajemność ściśliwości. Wysoki moduł objętościowy dla materiału wskazuje na stosunkowo wysoką odporność na kompresję, co oznacza, że trudno jest go sprężyć. Niska wartość wskazuje na stosunkowo niewielką odporność na kompresję, co oznacza, że materiał jest stosunkowo łatwo kompresowany. Na przykład masowy moduł stali jest o kilka rzędów wielkości większej niż moduł powietrza, którymożna stosunkowo łatwo sprężyć sprężarkę powietrza.
Wartości modułu objętościowego materiału różnią się w zależności od czynników, takich jak temperatura tego materiału lub ilość powietrza, które jest z nim mieszane. Gdy materiał się nagrzewa, jego objętość ogólnie rozszerza się, powodując w ten sposób bardziej otwartą fizyczną strukturę, którą łatwiej jest sprężyć. Powietrze uwięzione w materiale wpływa również na fizyczną strukturę materiału, wpływając w ten sposób na jego moduł masowy.
Niektóre płyny, takie jak woda lub płyn hydrauliczny, są czasami swobodnie określane jako płyny nieściśliwych. Nie jest to ściśle dokładne, ale ponieważ ich sprężarki są stosunkowo niskie, moduł masowy można zignorować w niektórych obliczeniach inżynieryjnych. Jednak w pewnych okolicznościach, takich jak w niektórych sytuacjach wysokiego ciśnienia, należy je wziąć pod uwagę, aby zapewnić prawidłowe projektowanie i funkcjonowanie systemu.
na przykład, Wydajność sprzętu hydraulicznego pod bardzo wysokim ciśnieniem można zdegradować, jeśli moduł objętościowy płynu hydraulicznego nie zostanie uwzględniony w projektowaniu systemu. Wynika to z faktu, że pewna energia jest wydawana na ściskanie płynu hydraulicznego, a nie bezpośrednio w kierunku pracy, którą wykonuje sprzęt. Płyn w układzie musi być ściśnięty do punktu, w którym opiera się dalszej kompresji, zanim sprzęt i obciążenie zostaną uwzględnione. Przekierowanie energii z podstawowego zadania może wpływać na pozycję sprzętu, zasilanie, jaką ma dostępną dla jego zamierzonej funkcji, czasu reakcji i tak dalej.
Moduł masowy rzadziej jest cechą zainteresowania w odniesieniu do ciał stałych, ponieważ zazwyczaj są one niezwykle trudne do skompresowania, ale w niektórych okolicznościach jest istotne. Prędkość, z jaką dźwięk przesuwa się przez ciało stałe, zależy częściowo od modułu masowego materiału. Ilość energii, która może być przechowywana w stałym, jest również powiązana z tą właściwością, więc jest ona istotnaBadanie trzęsień ziemi i fal sejsmicznych.
Jako funkcja matematyczna właściwość materiału wyraża się jako stosunek zastosowanego ciśnienia do zmiany objętości substancji na jednostkę objętości. Daje to wartość wyrażoną w tych samych jednostkach, której wyraża ciśnienie, ponieważ jednostki woluminu są anulowane. W postaci graficznej jest to nachylenie krzywej utworzonej przez wykreślenie ciśnień przyłożonych do materiału w porównaniu z odpowiadającymi konkretnymi objętościami materiału na tych ciśnieniach.