Значение слова сжимаемость

сжимаемости, мн. нет, ж. (спец.). Способность сжиматься. Сжимаемость воздуха.

ж. Способность вещества сжиматься, уменьшать свой объем под действием внешнего давления.

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 сжимаемости.

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 исходному значению начальный объём восстанавливается. У твёрдых тел, имеющих поры, трещины и другие неоднородности структуры, практически обратимая С. может наблюдаться только при достаточно высоком давлении (например, у горных пород при давлении большем 2≈5 кбар; 1 кбар = 108н/м2).

Обычно С. (объёмной упругостью) называется обратимое изменение занимаемого веществом объёма V под равномерным гидростатическим давлением р. Величину С. характеризует коэффициент С. (b, который выражает уменьшение единичного объёма тела при увеличении р на одну единицу: , где DV и Dr ≈ изменения объёма V и плотности r при изменении р на величину Dр. К = 1/b называют модулем объёмной упругости (модулем объёмного сжатия, объёмным модулем), для твердых тел , где Е ≈ модуль нормальной упругости ( Юнга модуль ), m ≈ модуль сдвига. Для идеальных газов К = р при любой температуре Т. В общем случае С. вещества, а следовательно К и b, зависит от р и Т. Как правило, b убывает при увеличении р и растет с Т. Часто С. характеризуют относит. плотностью d = r/r0, где r0 ≈ плотность при О ╟С и р = 1 атм.

Сжатие может происходить как при постоянной температуре (изотермически), так и с одновременным разогревом сжимаемого тела (например, в адиабатном процессе). В последнем случае значения К будут большими, чем при изотермическом сжатии (для большинства твёрдых тел при обычной температуре ≈ на несколько %).

Для оценки С. веществ в широком диапазоне давлений используют уравнения состояния, выражающие связь между р, V и Т. Определяют С. непосредственно по изменению объёма тел под давлением (см. Пьезометр ), из акустических измерений скорости распространения упругих волн в веществе, из экспериментов по ударному сжатию, дающих зависимость между r и р при максимальных полученных в эксперименте давлениях. С. находят также из измерений параметров кристаллической решётки под давлением, производимых методом рентгеновского структурного анализа . С. можно определить с помощью измерения линейной деформации твёрдого тела под гидростатическим давлением (по т. н. линейной С.). Для изотропного тела коэффициент линейной С. , где L ≈ линейный размер тела.

С. газов, будучи очень большой при давлениях до 1 кбар, по мере приближения их плотности к плотности жидкостей становится близкой к С. жидкостей. Последняя с ростом р уменьшается сначала резко, а затем меняется весьма мало: в интервале 6≈12 кбар b уменьшается примерно так же, как в интервале от 1 атм (10-3кбар) до 1 кбар (примерно в 2 раза), и при 10≈12 кбар составляет 5≈10% от начального значения. При 30≈50 кбар модули К жидкостей по порядку величины близки к К твёрдых тел. Для твёрдых тел при 100 кбар Dr/r0 » 15≈25%. Для отдельных веществ, например щелочных металлов, Dr/r ~ 40%, для большинства др. металлов ~ 6≈15%. Линейная С. анизотропных веществ зависит от кристаллографических направлений (во всяком случае, до давлений в десятки кбар), причём вдоль направлений со слабым межатомным взаимодействием она может в 8≈10 раз превосходить С. по направлениям, вдоль которых в кристаллической решётке имеет место более сильная связь; изменение параметра решётки в этих направлениях в определённом интервале р может быть даже положительным (теллур, селен). С. ≈ важнейшая характеристика вещества, которая позволяет судить о зависимости физических свойств от межатомных (межмолекулярных) расстояний.

Знание С. газов (паров), жидкостей и твёрдых тел необходимо для расчёта работы тепловых машин, химико-технологических процессов, действия взрыва, аэро- и гидродинамических эффектов, наблюдающихся при движениях с большими скоростями, и т. д. Примеры С. различных веществ приведены в ст. Давление высокое .

Лит.: Варгафтик Н. Б., Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, 2 изд., М., 1972; Справочник физических констант горных пород, [пер. с англ.], М., 1969, гл. 7; Физический энциклопедический словарь, т. 4, М., 1963 (ст. Сжимаемость). См. также лит. при статьях Давление высокое . Пьезометр .

Л. Д. Лившиц.

Сжимаемость — свойство вещества изменять свой объём под действием всестороннего равномерного внешнего давления. Сжимаемость характеризуется коэффициентом сжимаемости, который определяется формулой

$\beta =-\frac{1}{V} \frac{dV}{dp},$

где V — это объём вещества, p — давление ; знак минус указывает на уменьшение объёма с повышением давления.

Коэффициент сжимаемости называют также коэффициентом всестороннего сжатия или просто коэффициентом сжатия, коэффициентом объёмного упругого расширения, коэффициентом объёмной упругости.

Нетрудно показать, что из приведённой формулы следует выражение, связывающее коэффициент сжимаемости c плотностью вещества ρ:

$\beta =\frac{1}{\rho}\frac{d \rho}{d p}.$

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:

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

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

Для адиабаческого процесса вводят адиабатический коэффициент сжимаемости, определяемый 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 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 со структурой жидкости.

Адиабатическая сжимаемость всегда меньше изотермической. Справедливо соотношение

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

где C — теплоёмкость при постоянном объёме, C — теплоёмкость при постоянном давлении.