Saspiežamība

Saspiežamība ir fizikāla īpašība, kas parāda vielas spēju ārēja spēka, slodzes iedarbībā mainīt tās tilpumu. Saspiežamības koeficients ir fizikāls lielums, kas nosaka saspiežamības skaitlisko vērtību.

Ūdens saspiežamība 
Ūdens ir viela, kas atrodas šķidrā stāvoklī pat par sevi nav saspiežamā, jo molekulas atrodas diezgan tuvu viens otrai un starp viņiem mijiedarbībās spēki ir stiprāki nekā gāzveida vielai. Bet tomēr ūdens var saspiesties, ja pieliek noteiktu spiedienu. To raksturo tas saspiežamības koeficients un elastības modulis.

Saspiežamības koeficients 
Destilētā ūdens saspiežamības koeficients ir aprēķināts kā 0,0000490. Bet tas var mainīties atkarībā no ūdens tīrumā vai tai piemaisītam vielām ,ka ari apkārtējās temperatūras.

Šķidrumu saspiežamību 
Raksturo tilpuma saspiešanas koeficients βр , kas izsaka šķidruma V0 tilpuma relatīvo izmaiņu, kas attiecas uz spiediena vienību P un ko nosaka ar formulu:

βр=(-dV/V0)*(1/dP)

Mīnus zīme formulā ir saistīta ar to, ka pozitīvais spiediena pieaugums atbilst negatīvam tilpuma pieaugumam (samazinājumam). βр vienības MKGSS sistēmā — m2/kgs; SI sistēmā — 1/Pa. Bieži βp izsaka cm2/kgs.

Ja pieņemam, ka spiediena pieaugums ir dp=p-p0, un tilpuma izmaiņas ir dV=V-V0, tad:

V = V0*(1 βp*dp)

ρ = ρ0/(1-βp*dp),

kur V un V0 ir tilpumi, un ρ un ρ0 ir attiecīgi blīvums spiedienos p un p0.

Saspiežamības koeficienta 
Lielums ir atkarīgs no procesa, kurā viela ir saspiesta. Piemēram, process var būt izotermisks, bet tas var notikt arī mainoties temperatūrai. Attiecīgi dažādiem procesiem tiek ņemti vērā dažādi saspiežamības faktori.

Izotermiskajam procesam 
Tiek ieviests izotermisks saspiežamības koeficients, ko nosaka ar šādu formulu:

βT=-1/V*(dV/dp)

Kur indekss T nozīmē, ka daļējais atvasinājums tiek pieņemts nemainīgā temperatūrā.

Adiabātiskajam procesam 
Tiek ieviests adiabātiskais saspiežamības koeficients, kas definēts šādi:

βS=-1/V*(dV/dp)

Kur S apzīmē entropiju (adiabātiskais process notiek nemainīgā entropijā).

Saspiežamības koeficienta reciprokumu sauc par elastības modulim, ko apzīmē ar burtu K .Dažreiz saspiežamības faktoru sauc par vienkārši saspiežamību. Saspiežamības vienādojums attiecas uz izotermisko saspiežamību (un netiešo spiedienu) uz šķidruma struktūru.

Adiabātiskā saspiežamība 
Vienmēr ir mazāk izotermiska. Patiesā attiecība:

βS=(Cv/Cp)*βT

Cv- siltuma jauda pie nemainīga tilpuma,

Cp- siltuma jauda pie nemainīga spiediena.

Elastības modulis 
Vai ar citiem vārdiem — tilpuma elastības modulis ir raksturīgs vielas spējai izturēt visaptverošu saspiešanu. Šī vērtība nosaka attiecību starp ķermeņa tilpuma relatīvo izmaiņu un spiedienu, kas izraisīja šīs izmaiņas. Piemēram, ūdenī elastības modulis ir aptuveni 2000 MPa;

Šis skaitlis rāda, ka, lai samazinātu ūdens daudzumu par 1%, ir jāpiemēro 20 MPa ārējais spiediens. No otras puses, ja ārējais spiediens palielinās par 0,1 MPa, ūdens tilpums samazinās par 1/20 000 daļu.

Starptautiskās vienību sistēmas (SI) masas elastības modulis ir paskals (Pa)

Tilpuma elastības modulis 
Formulā pēc kuras var izrēķināt izskatās šādi:

K=-V*(dp/dV) => K= 1/βр

p — spiediens , V — tilpums

Tilpuma elastības modulis ir apgriezti proporcionāls saspiežamības koeficientam.

Atsauces

Ārējās saites 

Hidrodinamika
Fizikālās īpašības