Factorul definiție și formula compresibilitate
Comprimabilității numit proprietatea materiei să se schimbe în volum sub influența unei presiuni externe uniformă. O caracteristică a compresibilitate este coeficientul de compresibilitate. De asemenea, este denumit raportul de aspect, coeficientul de compresie uniform, coeficientul de elasticitate al expansiunii volumetrice. Compresibilitatea este o caracteristică importantă a substanței, deoarece face posibil de a judeca proprietățile fizice, în funcție de distanțele dintre atomii săi (molecule).
factor de compresibilitate numit mărime fizică scalară, egală cu raportul dintre modificarea relativă a volumului () o schimbare de presiune (), care determină, de asemenea, o modificare a volumului materialului.
Factorul desemnări compresibilitate poate fi diferit, cel mai des întâlnite :. În definiția formă matematică a factorului de compresibilitate poate fi scris ca:
în cazul în care semnul minus înseamnă că creșterea presiunii conduce la o scădere a volumului și vice-versa.
Revenind la Difereniale coeficientului de compresibilitate este definit ca:
Factorul de compresibilitate poate fi exprimată printr-o astfel de caracteristică ca densitatea substanței ():
In mecanica solului Coeficientul de compresibilitate este definit ca:
în care: - raportul porozitate. Semnul minus indică faptul că creșterea presiunii conduce la o scădere a porozității.
factor de compresibilitate depinde de tipul substanței (natura acesteia), temperatura, presiune. Mai mult, procesul în care are loc compresia afectează, de asemenea, mărimea coeficientului considerat. proces Prin urmare, indicele frecvent desemnat, de exemplu, raportul de compresie izotermă numit astfel coeficient de compresie izotermă ():
unde derivata parțială a volumului luat la o temperatură constantă.
Coeficienții de compresibilitate pentru solide, lichide și gaze,
Empiric derivate rezultate compresibilitate Coeficienți solide reflectă dependența periodică față de greutatea atomică a elementului. compresibilitate solidă poate fi determinată prin măsurarea deformației liniare corp rigid sub presiune hidrostatică. Pentru un corp liniar izotrop Coeficientul de compresibilitate este dată de:
unde L - dimensiunea liniară a corpului.
La compresibilitatea lichidelor este substanțial mai mică decât cea a gazului. Se poate observa din ecuația curbei de forțe van der Waals. Figura 1 o substanță fracție lichidă corespunde porțiunii AB. Panta de complot sugerează că derivatul este o cantitate mică, prin urmare, coeficientul este mic.
factor de compresibilitate de fluid se află în intervalul de :. Cea mai mare Compresibilitatea printre lichide este heliu lichid. factorul de compresibilitate variază în funcție de presiune și scade odată cu presiunea tot mai mare. La presiuni normale ale diferitelor fluide coeficienți compresibilitate sunt semnificativ diferite, în timp ce, la presiune ridicată valori ale tuturor lichidelor sunt aproape identice. Coeficientul de compresibilitate fluid depinde de temperatură: factorul de compresibilitate crește când temperatura crește (cu excepția apei). Pentru lichide, utilizând următoarea formulă empirică pentru calcularea factorului de compresibilitate:
în care A - este o anumită funcție de temperatură, p - presiunea externă, - presiunea asociată cu forțe Van der Waals, la temperatura T. Expresia (7) este o aproximare și este utilizată pentru o gamă limitată de presiuni. soluții Compresibilitatea scade odată cu creșterea concentrației.
La presiuni apropiate de fluid compresibil atmosferic în calculele hidraulice sunt adesea neglijate și permit numai în cazuri speciale, de exemplu, examinarea fenomenului de lovitură de berbec.
Coeficientul de compresibilitate izoterma a unui gaz ideal este:
Compresibilitatea gazului este mare în comparație cu lichide și solide.
unități de măsură
Unitatea de bază de măsurare a factorului de compresibilitate în unități SI este:
Exemple de rezolvare a problemelor
Ce este un piezometer?
Piezometer numit dispozitiv (unitate) care servește la măsurarea compresibilității. Cel mai simplu piezometru este prezentată în figura 2. Acesta servește la măsurarea factorului de compresibilitate fluid la presiuni prea mari. Lichidul care este cercetat, este turnat în vasul A și se umple, de asemenea, un capilar. Vasul este plasat în incinta B, care se află sub presiune. Se măsoară pe manometru M. O presiune peretelui vasului care acționează în interiorul și în exteriorul același. Volumul vasului de presiunea aplicată nu se schimbă. Sub acțiunea presiunii aplicate volumului de lichid în vasul A este redus și devine o reducere notabilă a coloanei de lichid din capilar bine. Deoarece factorul de compresibilitate fluid este destul de mic, capilar, fără a schimba volumul de lichid este dificil de observat. Dacă capilar aria secțiunii transversale S, nivelul de lichid a scăzut, variația volumului este S. Coeficientul de compresibilitate este calculat atunci când volumul inițial cunoscut al presiunii fluidului sunt schimbarea ecartamentului.
Care este coeficientul de compresibilitate de nisip fin, dacă raportul inițial este porozitatea, iar deformarea generală modulului
tulpina totală Modulul se numește coeficient de deformare relativă proporționalitate și presiunea pe verticală. Acesta este utilizat în calculul de decontare a solului. Modul de deformare comună la sol poate fi determinată prin aplicarea factorului de compresibilitate:
în care - corecție care ține seama de lipsa de sol expansiune transversală (este luat din tabelele de căutare, cunoscând tipul de sol (nisip, nisip argilos, argilos, argilă)).
Din expresia (2.1) obținem factorul de compresibilitate: