СЖИМАЕМОСТЬ

Способность в-ва изменять свой объём под действием всестороннего давления. С. обладают все в-ва. Если в-во в процессе сжатия не испытывает хим., структурных и др. изменений, то при возвращении внеш. давления к исходному значению нач. объём восстанавливается. Именно обратимое изменение занимаемого в-вом объёма V под равномерным гидростатич. давлением р и наз. обычно С. (объёмной упругостью). Величину С. характеризует коэфф. С. b, к-рый выражает уменьшение единичного объёма (или плотности r) тела при увеличении р на единицу: b=-(1/V)(DV/Dp)=1/r(Dr/Dp), где DV и Dr — изменения V и r при изменении р на величину Dp. K=1/b — модуль объёмной упругости (модуль объёмного сжатия, объёмный модуль), для тв. тел К=EG/3(3G-E), где E — Юнга модуль, G — модуль сдвига. Для идеальных газов К=р при любой темп-ре Т. В общем случае С. в-ва, а следовательно, К и b зависят от р и Т. Как правило, b убывает при увеличении р и растёт с Т. Часто С. характеризуют относит. плотностью d = r/r0, где r0 — плотность при T=0°С и р=1 атм.

Сжатие может происходить как при пост. Т (изотермически), так и с одноврем. разогревом сжимаемого тела (напр., в адиабатном процессе). В последнем случае значения К будут большими, чем при изотермич. сжатии (для большинства тв. тел при обычной Т — на неск. %).

Для оценки С. в-в в широком диапазоне р используют уравнения состояния, выражающие связь между р, V и Т. Определяют С. непосредственно по изменению V под давлением (см. ПЬЕЗОМЕТР), из акустич. измерений скорости распространения упругих волн в в-ве. Эксперименты в ударной волне позволяют установить зависимость между r и р при макс. эксперим. полученных давлениях. С. находят также из измерений параметров крист. решётки под давлением, производимых методами рентгеновского структурного анализа. С. можно определить, измеряя линейную деформацию твёрдого тела под гидростатич. давлением (по т. н. линейной С.). Для изотропного тела коэфф.

линейной С. (1/L)(DL/Dp) »1/3b, где L — линейный размер тела.

С. газов, будучи очень большой при р<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 b уменьшается примерно так же, как в интервале от 1 атм (10-3 кбар) 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 Dr/r0»15—25%. Для отдельных в-в, напр. для щелочных металлов, Dr/r=40%, для большинства др. металлов — =6—15%. Линейная С. анизотропных в-в зависит от кристаллографич. 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 крист. 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 в-ва, к-рая позволяет судить о зависимости физ. «в-в 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 движении с большими скоростями, и т. д.