مثير للإعجاب

ما هو معامل بالجملة؟

ما هو معامل بالجملة؟

المعامل المجمع هو ثابت يصف مدى مقاومة مادة للضغط. يتم تعريفها على أنها النسبة بين زيادة الضغط والنقص الناتج في حجم المادة. جنبا إلى جنب مع معامل يونغ ، ومعامل القص ، وقانون هوك ، يصف المعامل المجمع استجابة المادة للضغط أو الضغط.

عادة ، يشار إلى معامل بالجملة بواسطة ك أو ب في المعادلات والجداول. في حين أنه ينطبق على ضغط موحد لأي مادة ، فإنه يستخدم في الغالب لوصف سلوك السوائل. يمكن استخدامه للتنبؤ بالضغط وحساب الكثافة والإشارة بشكل غير مباشر إلى أنواع الترابط الكيميائي داخل المادة. يُعتبر المعامل المجمع وصفًا للخصائص المرنة لأن المادة المضغوطة تعود إلى حجمها الأصلي بمجرد تحرير الضغط.

وحدات المعامل المجمع هي Pascals (Pa) أو نيوتن لكل متر مربع (N / m2) في النظام المتري ، أو جنيه لكل بوصة مربعة (PSI) في نظام اللغة الإنجليزية.

جدول قيم معامل السوائل (K)

توجد قيم لمعامل الكتلة للمواد الصلبة (على سبيل المثال ، 160 GPa للصلب ؛ 443 GPa للماس ؛ 50 ميجا باسكال للهيليوم الصلب) والغازات (على سبيل المثال ، 101 كيلو باسكال للهواء في درجة حرارة ثابتة) ، ولكن الجداول الأكثر شيوعًا تدرج قيم السوائل. فيما يلي قيم تمثيلية باللغتين الإنجليزية والوحدات المترية:

وحدات اللغة الإنجليزية
(105 PSI)
وحدات SI
(109 باسكال)
الأسيتون1.340.92
البنزين1.51.05
رابع كلوريد الكربون1.911.32
الكحول الإيثيلي1.541.06
بنزين1.91.3
جلسيرين6.314.35
ISO 32 الزيوت المعدنية2.61.8
كيروسين1.91.3
والزئبق41.428.5
زيت البارافين2.411.66
بنزين1.55 - 2.161.07 - 1.49
الفوسفات استر4.43
SAE 30 النفط2.21.5
مياه البحر3.392.34
حمض الكبريتيك4.33.0
ماء3.122.15
ماء - جليكول53.4
المياه - مستحلب النفط3.3

2.3

ال ك تختلف القيمة ، اعتمادًا على حالة المادة ، وفي بعض الحالات ، على درجة الحرارة. في السوائل ، تؤثر كمية الغاز المذاب بشكل كبير على القيمة. قيمة عالية من ك يشير إلى وجود مادة تقاوم الضغط ، بينما تشير القيمة المنخفضة إلى انخفاض الحجم بشكل ملحوظ تحت ضغط منتظم. إن معامل معامل الجزء الأكبر هو قابلية الانضغاط ، لذلك فإن المادة ذات معامل الكتلة السائبة منخفضة الانضغاطية.

عند مراجعة الطاولة ، يمكنك رؤية أن الزئبق المعدني السائل غير قابل للضغط تقريبًا. وهذا يعكس نصف القطر الذري الكبير لذرات الزئبق مقارنة بالذرات الموجودة في المركبات العضوية وأيضًا تعبئة الذرات. بسبب ارتباط الهيدروجين ، الماء يقاوم الضغط أيضا.

المعادلات السائبة الصيغ

يمكن قياس معامل الجزء الأكبر من المادة بواسطة حيود المسحوق ، باستخدام الأشعة السينية أو النيوترونات أو الإلكترونات التي تستهدف عينة المسحوق أو الجريزوفولفين. يمكن حسابها باستخدام الصيغة:

معامل الحجم (ك) = الإجهاد الحجمي / الإجهاد الحجمي

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

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

هنا ، ص0 و الخامس0 هي الضغط والحجم الأولي ، على التوالي ، و p1 و V1 هما الضغط والحجم المقاس عند الضغط.

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

ك = (ص1 - ص0) / (ρ1 - ρ0) / ρ0

هنا ، ρ0 و ρ1 هي قيم الكثافة الأولية والنهائية.

مثال حساب

يمكن استخدام المعامل المجمع لحساب الضغط الهيدروستاتيكي وكثافة السائل. على سبيل المثال ، فكر في 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

أين ص1 هو الضغط ، ρ هي كثافة مياه البحر عند مستوى 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 باسكال أو 110 ميجا باسكال

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

ρ1 = (ص1 - ع) K + K * ρ) / K

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

ρ1 = 1070 كجم / م3

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

مصادر

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