Μαζική μονάδα (B)

Ο συντελεστής όγκου ορίζεται ως το μέτρο μείωσης του όγκου και αύξησης της πίεσης. Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των μηχανικών ιδιοτήτων των στερεών και άλλων συντελεστών ελαστικότητας και της αναλογίας της ογκομετρικής τάσης, η οποία σχετίζεται με την ογκομετρική τάση σε ένα συγκεκριμένο υλικό ενώ το υλικό παραμορφώνεται εντός του ορίου ελαστικότητας.

Οπότε, βασικά, ο συντελεστής όγκου είναι απλώς μια αριθμητική σταθερά που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ελαστικής ιδιότητας ενός στερεού ή ενός ρευστού υλικού όταν εφαρμόζεται πίεση σε όλες τις επιφάνειες. Μερικές φορές, ο συντελεστής όγκου αναφέρεται επίσης ως ασυμπίεση.

Ελαστικότητα

Η ελαστικότητα, γνωστή ως η ικανότητα όταν ένα υλικό παραμορφώνεται, επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα και μέγεθος καθώς το υλικό ή το αντικείμενο τεντώνεται προς τα πίσω. Η ελαστικότητα μπορεί να οριστεί ως η ικανότητα ενός αντικειμένου να παραμορφώνει το σχήμα του και να επανέρχεται στο προηγούμενο μέγεθός του αφού τεντωθεί ή συμπιεστεί λόγω της εφαρμογής μιας εξωτερικής δύναμης. Τα περισσότερα από τα υλικά είναι γνωστό ότι παρουσιάζουν ελαστική συμπεριφορά.

Μεγάλος συντελεστής ελαστικότητας

• Ο συντελεστής ελαστικότητας του όγκου είναι επίσης γνωστός ως ένα από τα μέτρα των μηχανικών ιδιοτήτων των στερεών.
• Ο συντελεστής όγκου υποδεικνύεται με K ή B σε εξισώσεις καθώς και σε πίνακες. Όταν εφαρμόζεται σε μια ομοιόμορφη ουσία, η συμπίεση δείχνει συχνά την ελαστικότητα αυτής της ουσίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της συμπίεσης, της πυκνότητας και των τύπων χημικών δεσμών εντός της ουσίας.
• Ο συντελεστής όγκου έχει μονάδες Pascal (Pa) ή Newton ανά τετραγωνικό μέτρο (N/m2) στο μετρικό σύστημα.
• Υπάρχουν διαφορετικοί συντελεστές ελαστικότητας και χρησιμοποιούνται τύποι για τον εντοπισμό της ελαστικότητας, όπως ο συντελεστής ελαστικότητας του Young και ο συντελεστής διάτμησης.
• Ο σχετικός σχηματισμός είναι επίσης γνωστός ως παραμόρφωση και διαπιστώνεται από τον όγκο αλλαγής όταν διαιρείται με τον αρχικό όγκο.
• Ο συντελεστής όγκου είναι επίσης μια συγκεκριμένη μορφή του νόμου της ελαστικότητας του Hooke και ο συντελεστής όγκου μπορεί επίσης να βρεθεί όταν η πίεση διαιρείται με την τάση.

Μαθηματική αναπαράσταση του συντελεστή ελαστικότητας όγκου

Αυτό είναι το αποτέλεσμα της σχέσης μεταξύ της ασκούμενης πίεσης και της προκύπτουσας μείωσης του όγκου του υλικού. Μαθηματικά, είναι:

K =ΔP / (ΔV / V)

όπου:

K:συντελεστής όγκου

ΔP:Διακύμανση της πίεσης ή της δύναμης που ασκείται σε ένα υλικό ανά μονάδα επιφάνειας.

ΔV:μεταβολή του όγκου του υλικού λόγω συμπίεσης

V:Αρχικός όγκος του υλικού (σε m3).

Μαζικοί συντελεστές συντελεστή

Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το μέτρο μάζας ενός υγρού είναι:

• τη θερμοκρασία και 
• το υγρό παρασύρεται.

Ο συντελεστής όγκου μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Με άλλα λόγια, όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία του υγρού, τόσο πιο δύσκολο είναι να συμπιεστεί. Το παρασυρόμενο αέριο (κυρίως αέρας) έχει σημαντική επίδραση στο μέτρο μάζας του υγρού. Όσο περισσότερο αέριο υπάρχει στο υγρό, τόσο χαμηλότερη είναι η αναλογία όγκου. Η εξαίρεση είναι ότι ο ογκομετρικός συντελεστής ελαστικότητας του υγρού είναι χαμηλότερος από τον ογκομετρικό συντελεστή συμπίεσης του αέρα και αντίστροφα.

Ο συντελεστής όγκου του νερού

Ο συντελεστής όγκου νερού ή υγρού σχετίζεται στενά με τη συμπιεστότητα και την πίεση που απαιτείται για την αλλαγή του όγκου του υγρού. Δεδομένου ότι τα περισσότερα υγρά είναι ασυμπίεστα, απαιτείται μεγάλη πίεση για να εφαρμοστεί για τυχόν σημαντικές αλλαγές όγκου.

Το νερό έχει συντελεστή όγκου περίπου 300.000 psi (2,1 GPa), δίνοντας συμπιεστότητα 3,3 × 10−6 (psi)−1.

Αναλογία Poisson

Η συμπιεστική παραμόρφωση του υφάσματος είναι αρνητική, ενώ η παραμόρφωση εφελκυσμού λαμβάνεται υπόψη. Εάν ασκήσετε δύναμη εφελκυσμού σε μια ουσία, θα αναπτύξει τάση παρόμοια με την ασκούμενη δύναμη (P), η οποία θα συστέλλει τη διατομή και θα επιμηκύνει το μήκος (ΔL). Μπορούμε να εκφράσουμε την τάση εφελκυσμού ε ως,

ε =ΔL/L.

Εάν εφαρμόσετε δύναμη συμπίεσης, η αντίστοιχη τάση  μπορεί να εκφραστεί ως

ε =-ΔL/L.

Αυτό υποστήριξε τον νόμο του Χουκ. Μπορείτε να εκφράσετε τη σχέση μεταξύ στρες και καταπόνησης με τον παρακάτω τύπο:

σ =Eε,

όπου σ – στρες

E – συντελεστής ελαστικότητας 

και ε – στέλεχος.

Τύπος αναλογίας του Poisson

Σκεφτείτε ένα κομμάτι καουτσούκ που έχει κανονικό σχήμα κυβοειδούς. Εάν αρχίσετε να το τραβάτε κατά μήκος των άκρων του, θα αρχίσει να συμπιέζεται στη μέση.

Σε αυτήν την περίπτωση,

=-dB/B(l)=-dL/L

Συμπέρασμα

Υπάρχουν διαφορετικές χρήσεις και εφαρμογές του μέτρου όγκου και της ελαστικότητας στην καθημερινή μας ζωή, όπως καλάμια ψαρέματος, στρώματα, βραχιόλια και ρούχα. Όλα αυτά συνδέονται στενά στην περιγραφή των ελαστικών ιδιοτήτων οποιουδήποτε στερεού ή ρευστού. Όταν η αυξημένη πίεση έχει εφαρμοστεί σε όλες τις επιφάνειες του υλικού, υπάρχουν επίσης πολλές ενότητες όπως ο συντελεστής Young και ο νόμος του Hooke που ασκούνται στην καθημερινή μας ζωή, όπως στην κατασκευή γεφυρών ή σε αερόστατα. .