Стисливість
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Стисливість

Стисливість, здатність речовини змінювати свій об'єм під дією всестороннього тиску. С. володіють всі речовини. Якщо речовина в процесі стискування не випробовує хімічних, структурних і інших змін, то при поверненні зовнішнього тиску до вихідного значення початковий об'єм відновлюється. В твердих тіл, що мають пори, тріщини та інші неоднорідності структури, практично оборотна С. може спостерігатися лише при досить високому тиску (наприклад, в гірських порід при тиску більшому 2—5 кбар ; 1 кбар = 10 8 н/м 2 ).

  Зазвичай С. (об'ємною пружністю) називається оборотна зміна займаного речовиною об'єму V під рівномірним гідростатичним тиском р . Величину С. характеризує коефіцієнт С. (b, який виражає зменшення одиничного об'єму тіла при збільшенні р на одну одиницю:, де D V і Dr — зміни об'єму V і щільність r при зміні р на величину D р . До = 1/b називають модулем об'ємної пружності (модулем об'ємного стискування, об'ємним модулем), для твердих тіл, де Е — модуль нормальної пружності ( Юнга модуль ), m — модуль зрушення. Для ідеальних газів До = р при будь-якій температурі Т . У загальному випадку С. речовини, а отже До і b, залежить від р і Т . Як правило, b убуває при збільшенні р і зростає з Т . Часто С. характеризують відносить. щільністю d = r/r 0 , де r 0 — щільність при Про °С і р = 1 атм .

  Стискування може відбуватися як при постійній температурі (ізотермічно), так і з одночасним розігріванням стискуваного тіла (наприклад, в адіабатному процесі). У останньому випадку значення До будуть більшими, ніж при ізотермічному стискуванні (для більшості твердих тіл при звичайній температурі — на декілька %).

  Для оцінки С. речовин в широкому діапазоні тиску використовують рівняння стани, що виражають зв'язок між р , V і Т . Визначають С. безпосередньо по зміні об'єму тіл під тиском (див. П'єзометр ), з акустичних вимірів швидкості поширення пружних хвиль в речовині, з експериментів по ударному стискуванню, що дають залежність між r і р при максимальному отриманому в експерименті тиску. С. знаходять також з вимірів параметрів кристалічної решітки під тиском, вироблюваних методом рентгенівського структурного аналізу . С. можна визначити за допомогою виміру лінійної деформації твердого тіла під гідростатичним тиском (по т.з. лінійною С.). Для ізотропного тіла коефіцієнт лінійної С., де L — лінійний розмір тіла.

  С. газів, будучи дуже великою при тиску до 1 кбар , у міру наближення їх щільності до щільності рідин стає близькою до С. рідин. Остання із зростанням р зменшується спочатку різко, а потім міняється вельми мало: у інтервалі 6—12 кбар b зменшується приблизно так само, як в інтервалі від 1 атм (10 -3 кбар ) до 1 кбар (приблизно у 2 рази), і при 10—12 кбар складає 5—10% від початкового значення. При 30—50 кбар модулі До рідин по порядку величини близькі до До твердих тіл. Для твердих тіл при 100 кбар Dr/r 0 » 15—25%. Для окремих речовин, наприклад лужних металів, Dr/r ~ 40%, для більшості ін. металів ~ 6—15%. Лінійна С. анізотропних речовин залежить від кристалографічних напрямів (в усякому разі, до тиску в десятки кбар ), причому уздовж напрямів із слабкою міжатомною взаємодією вона може в 8—10 разів перевершувати С. по напрямах, уздовж яких в кристалічній решітці має місце сильніший зв'язок; зміна параметра грат в цих напрямах в певному інтервалі р може бути навіть позитивним (теллур, селен). С. — найважливіша характеристика речовини, яка дозволяє судити про залежність фізичних властивостей від міжатомних (міжмолекулярних) відстаней.

  Знання С. газів (пари), рідин і твердих тіл необхідно для розрахунку роботи теплових машин, химіко-технологічніх процесів, дії вибуху, аеро- і гідродинамічних ефектів, що спостерігаються при рухах з великими швидкостями, і т. д. Приклади С. різних речовин приведені в ст. Тиск високий .

  Літ.: Варгафтік Н. Би., Довідник по теплофізичних властивостях газів і рідин, 2 видавництва, М., 1972; Довідник фізичних констант гірських порід, [пер. з англ.(англійський)], М., 1969, гл.(глав) 7; Фізичний енциклопедичний словник, т. 4, М., 1963 (ст. Стисливість). Див. також літ.(літературний) при статтях Тиск високий . П'єзометр .

  Л. Д. Лівшиц.