СЖИМАЕМОСТЬ

СЖИМАЕМОСТЬ способность
вещества изменять свой объём под действием всестороннего давления. С. обладают
все вещества. Если вещество в процессе сжатия не испытывает химических,
структурных и др. изменений, то при возвращении внеш. давления к исходному
значению начальный объём восстанавливается. У твёрдых тел, имеющих поры,
трещины и др. неоднородности структуры, практически обратимая С. может
наблюдаться только при достаточно высоком давлении (напр., у горных пород
при давлении большем 2-5 кбар; 1 кбар = 10⁸ н/м²).

Обычно С. (объёмной упругостью)
наз. обратимое изменение занимаемого веществом объёма V под равномерным
гидростатич. давлением р. Величину С. характеризует коэфф. С. В(бетта),
к-рый выражает уменьшение единичного объёма тела при увеличении р на

одну единицу:

где АV и Ар
- изменения объёма V и плотности р при изменении р на величину
Др. К = 1/В называют модулем объёмной упругости (модулем
объёмного сжатия, объёмным модулем),для твёрдых тел

где
Е
- модуль нормальной упругости (Юнга модуль), М(мю), - модуль
сдвига. Для идеальных газов К = р при любой темп-ре Т. Вобщем
случае С. вещества, а следовательно К и В(бетта), зависит
от р и Т. Как правило, В(бетта) убывает при увеличении
р
и
растёт с Т. Часто С. характеризуют относит. плотностью б = р/ргде ратм.

Сжатие может происходить
как при постоянной темп-ре (изотермически), так и с одновременным разогревом
сжимаемого тела (напр., в адиабатном процессе). В последнем случае значения
К
будут
большими, чем при изотермич. сжатии (для большинства твёрдых тел при обычной
темп-ре - 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 акустич. измерений скорости распространения
упругих волн в веществе, из экспериментов по ударному сжатию, дающих зависимость
между р и р при максимальных полученных в эксперименте давлениях.
С. находят также из измерений параметров кристаллич. решётки под давлением,
производимых методом рентгеновского структурного анализа. С. можно
определить с помощью измерения линейной деформации твёрдого тела под гидростатич.
давлением (по т. н. линейной С.). Для изотропного тела коэфф. линейной

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 В(бетта)
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 Ар/ро 15-25%. Для отдельных веществ, напр. щелочных
металлов, Ар/р 40%, для большинства др. металлов 6-15%. Линейная
С. анизотропных веществ зависит от кри-сталлографич. 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 к-рых в кристаллич. 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,
к-рая позволяет судить о зависимости физич. свойств от межатомных (межмолекулярных)
расстояний.

Знание С. газов (паров),
жидкостей и твёрдых тел необходимо для расчёта работы тепловых машин, химико-технологич.
процессов, действия взрыва, аэро- и гидродинамич. 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., 1965 (ст.
Сжимаемость). См. также лит. при статьях Давление высокое, Пьезометр.

Л. Д. Лившиц.

А Б В Г Д Е Ё 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