Μαζική μονάδα για αέρια
Ο συντελεστής όγκου, γνωστός και ως ασυμπίεση, μετρά την ικανότητα μιας ουσίας να διατηρεί αλλαγές στον όγκο όταν συμπιέζεται από όλες τις πλευρές. Υπολογίζεται διαιρώντας τη θλιπτική δύναμη με τη σχετική παραμόρφωση. Όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής όγκου μιας ουσίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη που απαιτείται για να παραμορφωθεί ή να αλλάξει ο όγκος της. Για παράδειγμα, ο χάλυβας θα απαιτούσε τεράστια ποσότητα δύναμης για να παραμορφωθεί σε σύγκριση με το πλαστικό ή το ξύλο. Ως εκ τούτου, ο συντελεστής όγκου του χάλυβα θα ήταν υψηλότερος από τον συντελεστή όγκου είτε του πλαστικού είτε του ξύλου. Ο συντελεστής όγκου μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο για στερεά αλλά και για υγρά και αέρια. Ο συντελεστής όγκου για αέρια υπολογίζεται με τον τύπο B=∆P/(∆V/V).
Τι είναι το Bulk Modulus στα αέρια;
Ο συντελεστής όγκου για αέρια είναι η ποσότητα αντίστασης που εφαρμόζεται ένας όγκος αερίου όταν βρίσκεται υπό πίεση. Μπορεί να υπολογιστεί με τη βοήθεια του τύπου νόμου του ιδανικού αερίου. Τα αέρια συμπεριφέρονται διαφορετικά όταν υπάρχει αλλαγή στη θερμοκρασία ή τη θερμότητα. Έτσι, για να καλυφθεί αυτή η κατάσταση, υπάρχουν δύο τύποι συντελεστή χύδην για αέρια. Ισοθερμικός και αδιαβατικός συντελεστής όγκου. Ο τύπος για το συντελεστή ισοθερμικού όγκου είναι B=-ΔP/(∆V/V) και για το συντελεστή αδιαβατικού όγκου είναι Badiabatic=γP
Ο τύπος για το Bulk Modulus:
Ο συντελεστής όγκου είναι απλώς ένας άλλος τύπος συντελεστή (παράδειγμα:ο συντελεστής του νεαρού) που μετράμε για τα στερεά, αλλά αυτό μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στην περίπτωση υγρών και αερίων. Ο συντελεστής όγκου συνδέεται με μια «καταπόνηση όγκου». Για να το κάνουμε απλό, ας πάρουμε ένα αντικείμενο και ας αυξήσουμε την πίεση ασκώντας ίσες ποσότητες δύναμης σε αυτό από όλες τις κατευθύνσεις. Αυτό θα προκαλούσε μείωση του όγκου του αντικειμένου. Από την παραπάνω κατανόηση, μπορούμε να ορίσουμε το συντελεστή όγκου "B" ως
B=Πίεση που εφαρμόζεται Κλασματική /αλλαγή όγκου
Αφού η πίεση είναι αυξημένη, είναι θετική αλλαγή. άρα η πίεση είναι θετικός αριθμός. Ο όγκος του αντικειμένου μειώνεται, δηλαδή, μια αρνητική αλλαγή. Έτσι, η μεταβολή του όγκου είναι αρνητικός αριθμός. Επομένως, ο τελικός τύπος θα είναι
B=- Πίεση που εφαρμόζεται κλασματική /αλλαγή στον όγκο
=–∆P/∆V/V
=-V.∆P/∆V
Ορισμένες τιμές της μονάδας όγκου
Μερικά παραδείγματα συντελεστών όγκου για αέρια που πρέπει να γνωρίζουμε για να διευκολύνουμε την επίλυση προβλημάτων συντελεστή μαζικού συντελεστή παρατίθενται εδώ. Εφόσον η πίεση που απαιτείται για την παραμόρφωση ή την αλλαγή του όγκου ενός αντικειμένου γίνεται αστρονομικός αριθμός από άποψη πασκάλ, το γράφουμε σε Gigapascal.
Λάβετε υπόψη ότι ένα Giga pascal (GPa) είναι 109 φορές ένα πασκάλ.
Ισοθερμική και αδιαβατική μονάδα όγκου
Σύμφωνα με το νόμο του ιδανικού αερίου, PV=nRT όπου P είναι πίεση, V είναι όγκος, n είναι η ποσότητα της ουσίας, R είναι η σταθερά ιδανικού αερίου και T είναι η θερμοκρασία. Θα περιγράψουμε το συντελεστή όγκου για τα αέρια σχετικά με αυτήν την εξίσωση.
Ο συντελεστής όγκου υπό ισοθερμικές συνθήκες, δηλαδή χωρίς μεταβολή της θερμοκρασίας, θα απεικονίζεται με το σύμβολο Bisothermal. Ας λύσουμε την εξίσωση PV=nRT υπό ισοθερμικές συνθήκες.
PV=nRT
Το T είναι σταθερό σε ισοθερμικές συνθήκες. Επομένως,
PV=constant
P.dV/dP+V.dP/dP=0
P=-V.dP/dV=B
Επομένως, υπό ισοθερμικές συνθήκες, ο συντελεστής όγκου για τα αέρια είναι ίσος με την πίεση του αερίου.
Ο συντελεστής όγκου υπό αδιαβατικές συνθήκες, δηλαδή χωρίς μεταφορά θερμότητας, θα απεικονίζεται με το σύμβολο Badiabatic. Ας λύσουμε την εξίσωση PV=nRT υπό αδιαβατικές συνθήκες.
PV=constant
Εφαρμογή του κανόνα προϊόντος ξανά:
P(γ.Vγ-1 . dVdP)+Vγ=0
P(γ.Vγ-1 . dVdP)=– Vγ
→γP=- V . dP/dV=B
Επομένως, συντελεστής αδιαβατικού όγκου Badiabatic=γP όπου γ=CpCv.
Συμπέρασμα
Ο συντελεστής όγκου για αέρια είναι η σταθερά που περιγράφει την αντίσταση και το αέριο εφαρμόζεται έναντι παραμόρφωσης ή εξωτερικών πιέσεων. Μπορεί να διαπιστωθεί εύκολα διαιρώντας την ογκομετρική τάση με ογκομετρική παραμόρφωση ή, με απλά λόγια, διαιρώντας τη μεταβολή της πίεσης που εφαρμόζεται στο αέριο με τη μεταβολή του όγκου του αερίου διαιρεμένη με τον αρχικό όγκο του αερίου. Ο συντελεστής όγκου αντιπροσωπεύεται συνήθως με το σύμβολο "K". Η μονάδα SI του μέτρου όγκου είναι το pascal και ο τύπος διαστάσεων είναι M1L-1T-2. Ο τύπος για το συντελεστή όγκου δίνεται ως B=∆P/(∆V/V). Αδιαβατικό σημαίνει "καμία μεταφορά θερμότητας σε μια συγκεκριμένη διαδικασία". Ο συντελεστής όγκου, ο οποίος υπολογίζεται υπό συνθήκες που εμποδίζουν τη μεταφορά θερμότητας, είναι γνωστός ως αδιαβατικός συντελεστής όγκου και συμβολίζεται με "Badiabatic". Ο τύπος για το συντελεστή αδιαβατικού όγκου δίνεται ως Badiabatic=∆P/(∆V/V)=γP .
