Co to jest moduł luzem?

Materiały można ogólnie prasować, poddając je działaniu zewnętrznych nacisków na ich powierzchnie. Zmniejszenie objętości materiału pod danym ciśnieniem różni się znacznie w zależności od materiału. Gazy na ogół najłatwiej sprasowuje się pod ciśnieniem, podczas gdy ciała stałe można sprasować stosunkowo mało iz dużym trudem. Moduł objętościowy jest właściwością materiału wskazującą stopień odporności materiału na ściskanie. Może się również odnosić do szeregu innych terminów, takich jak moduł objętościowy sprężystości, moduł ściskania i inne.

Jednym ze sposobów myślenia o tym jest odwrotność ściśliwości. Wysoki moduł objętościowy materiału wskazuje na stosunkowo wysoką odporność na ściskanie, co oznacza, że ​​jest trudny do ściskania. Niska wartość wskazuje na stosunkowo małą odporność na ściskanie, co oznacza, że ​​materiał można stosunkowo łatwo sprasować. Na przykład moduł objętościowy stali jest o kilka rzędów wielkości większy niż moduł powietrza, który można stosunkowo łatwo sprężać za pomocą sprężarki powietrza.

Wartości modułu objętościowego materiału różnią się w zależności od czynników, takich jak temperatura tego materiału lub ilość powietrza, które jest w nim mieszane. Gdy materiał się nagrzewa, jego objętość ogólnie będzie się powiększać, w wyniku czego powstanie bardziej otwarta struktura fizyczna, która jest łatwiejsza do kompresji. Powietrze uwięzione w materiale wpływa również na fizyczną strukturę materiału, tym samym wpływając na jego moduł objętościowy.

Niektóre płyny, takie jak woda lub płyn hydrauliczny, są czasami przypadkowo nazywane płynami nieściśliwymi. Nie jest to ściśle dokładne, ale ponieważ ich ściśliwość jest stosunkowo niska, moduł objętościowy można zignorować w niektórych obliczeniach inżynierskich. Jednak w pewnych okolicznościach, na przykład w niektórych sytuacjach wysokiego ciśnienia, należy wziąć to pod uwagę, aby zapewnić prawidłowy projekt i działanie systemu.

Na przykład działanie urządzeń hydraulicznych pod bardzo wysokim ciśnieniem można obniżyć, jeśli moduł objętościowy płynu hydraulicznego nie zostanie uwzględniony w projekcie systemu. Wynika to z tego, że pewna ilość energii jest wydatkowana na sprężanie płynu hydraulicznego, a nie bezpośrednio na pracę wykonywaną przez sprzęt. Płyn w układzie musi zostać skompresowany do punktu, w którym jest odporny na dalsze ściskanie, zanim sprzęt i ładunek będą działały. Przekierowanie energii z głównego zadania może wpłynąć na pozycję urządzenia, moc, jaką ma do dyspozycji zgodnie z jego przeznaczeniem, czas reakcji i tak dalej.

Moduł objętościowy jest rzadziej charakterystyczną cechą w odniesieniu do ciał stałych, ponieważ zazwyczaj są one niezwykle trudne do ściskania, ale w niektórych przypadkach jest to istotne. Prędkość, z jaką dźwięk przemieszcza się przez ciało stałe, zależy częściowo od modułu objętościowego materiału. Ilość energii, którą można zmagazynować w ciele stałym, jest również związana z tą właściwością, dlatego jest istotna w badaniu trzęsień ziemi i fal sejsmicznych.

Jako funkcja matematyczna ta właściwość materiału jest wyrażona jako stosunek przyłożonego ciśnienia do zmiany objętości substancji na jednostkę objętości. Daje to wartość wyrażoną w tych samych jednostkach, których użyto do wyrażenia ciśnienia, ponieważ jednostki objętości się znoszą. W formie graficznej jest to nachylenie krzywej utworzonej przez wykreślenie nacisków przyłożonych do materiału w porównaniu z odpowiadającymi im objętościami materiału przy tych ciśnieniach.