ما هو معامل السائبة؟ التعريف والصيغ والأمثلة

المعامل الأكبر هو ثابت يصف مدى مقاومة المادة للضغط. يعرف بأنه نسبة ما بين الضغط الزيادة والنقصان الناتج في المادة الصوت. معا مع معامل يونج، ال معامل القصو قانون هوكيصف معامل الحجم استجابة المادة للضغط أو التواء.

عادة ، يشار إلى المعامل بالجملة بـ ك أو ب في المعادلات والجداول. في حين أنه ينطبق على الضغط الموحد لأي مادة ، إلا أنه غالبًا ما يستخدم لوصف سلوك السوائل. يمكن استخدامه للتنبؤ بالضغط ، احسب الكثافة، وتشير بشكل غير مباشر إلى أنواع الروابط الكيميائية داخل مادة. يعتبر معامل الحجم وصفًا للخصائص المرنة لأن مادة مضغوطة تعود إلى حجمها الأصلي بمجرد تحرير الضغط.

وحدات معامل الحجم هي بسكالس (السلطة الفلسطينية) أو نيوتن لكل متر مربع (N / m²) في النظام المتري ، أو جنيه لكل بوصة مربعة (PSI) في نظام اللغة الإنجليزية.

هناك قيم معامل الحجم للمواد الصلبة (على سبيل المثال ، 160 جيجا باسكال للصلب. 443 جيغا باسكال للماس. 50 ميجا باسكال للهليوم الصلب) والغازات (على سبيل المثال ، 101 كيلو باسكال للهواء عند درجة حرارة ثابتة) ، لكن الجداول الأكثر شيوعًا تسرد قيم السوائل. فيما يلي القيم التمثيلية ، باللغتين الإنجليزية والمتريّة:

ال ك تختلف القيمة ، اعتمادًا على حالة المادة لعينة ، وفي بعض الحالات ، على درجة الحرارة. في السوائل ، تؤثر كمية الغاز المذاب بشكل كبير على القيمة. قيمة عالية ك يشير إلى أن المادة تقاوم الضغط ، بينما تشير القيمة المنخفضة إلى انخفاض ملحوظ في الحجم تحت ضغط منتظم. إن التبادلية لمعامل الحجم هي قابلية الانضغاط ، لذلك فإن المادة ذات معامل الحجم المنخفض لها قابلية عالية للضغط.

عند مراجعة الجدول ، يمكنك أن ترى في الزئبق المعدني السائل يكاد يكون غير قابل للضغط. هذا يعكس نصف القطر الذري الكبير لذرات الزئبق مقارنة بالذرات في المركبات العضوية وكذلك تعبئة الذرات. بسبب ترابط الهيدروجين ، يقاوم الماء أيضًا الضغط.

يمكن قياس المعامل السائب للمادة بواسطة حيود المسحوق ، باستخدام الأشعة السينية أو النيوترونات أو الإلكترونات التي تستهدف عينة مسحوق أو بلورات دقيقة. يمكن حسابه باستخدام الصيغة:

معامل الحجم (ك) = الإجهاد الحجمي / الإجهاد الحجمي

هذا هو نفس القول بأنه يساوي التغيير في الضغط مقسومًا على التغيير في الحجم مقسومًا على الحجم الأولي:

معامل الحجم (ك) = (ص₁ - ص₀) / [(الخامس₁ - الخامس₀) / الخامس₀]

هنا ، ص₀ و V₀ هي الضغط الأولي والحجم ، على التوالي ، و p₁ و V1 هي الضغط والحجم المقاس عند الضغط.

يمكن أيضًا التعبير عن مرونة معامل الحجم من حيث الضغط والكثافة:

K = (ص₁ - ص₀) / [(ρ₁ - ρ₀) / ρ₀]

هنا ، ρ₀ و ρ₁ هي قيم الكثافة الأولية والنهائية.

يمكن استخدام معامل الحجم لحساب الضغط الهيدروستاتيكي وكثافة السائل. على سبيل المثال ، خذ بعين الاعتبار مياه البحر في أعمق نقطة في المحيط ، خندق ماريانا. قاعدة الخندق 10994 متر تحت مستوى سطح البحر.

يمكن حساب الضغط الهيدروستاتيكي في خندق ماريانا على النحو التالي:

ص₁ = ρ * g * h

حيث ص₁ هو الضغط ، ρ هي كثافة مياه البحر عند مستوى سطح البحر ، g هي تسارع الجاذبية ، و h هو ارتفاع (أو عمق) عمود الماء.

ص₁ = (1022 كجم / م³(9.81 م / ث²) (10994 م)

ص₁ = 110 × 10⁶ Pa أو 110 ميجا باسكال

معرفة الضغط عند مستوى سطح البحر هو 10⁵ Pa ، يمكن حساب كثافة الماء في قاع الخندق:

ρ₁ = [(ص₁ - ع) ρ + K * ρ) / ك

ρ₁ = [[(110 × 10⁶ بنسلفانيا) - (1 × 10⁵ باسكال]] (1022 كجم / م³)] + (2.34 × 10⁹ (باسكال) (1022 كجم / م³) / (2.34 × 10⁹ بنسلفانيا)

ρ₁ = 1070 كجم / م³

ماذا ترى من هذا؟ على الرغم من الضغط الهائل على الماء في قاع خندق ماريانا ، إلا أنه لا يتم ضغطه كثيرًا!

• دي جونغ ، مارتن ؛ تشن ، وي (2015). "رسم الخصائص المرنة الكاملة للمركبات البلورية غير العضوية". البيانات العلمية. 2: 150009. دوى: 10.1038 / sdata.2015.9
• جيلمان ، ج. (1969). الميكانيكا الدقيقة للتدفق في المواد الصلبة. نيويورك: ماكجرو هيل.
• كيتيل ، تشارلز (2005). مقدمة في فيزياء الجوامد (الطبعة الثامنة). ISBN 0-471-41526-X.
• توماس ، كورتني هـ. (2013). السلوك الميكانيكي للمواد (الطبعة الثانية). نيودلهي: McGraw Hill Education (الهند). ردمك 1259027511.