Wat is de Bulk Modulus?

Materialen algemeen kan worden samengedrukt wanneer blootgesteld aan externe druk aangebracht op de oppervlakken. De vermindering van het volume van een materiaal onder een bepaalde druk sterk verschilt van materiaal tot materiaal. Gassen zijn over het algemeen het meest gemakkelijk samengeperst onder druk, terwijl vaste stoffen relatief weinig en met veel moeite kunnen worden gecomprimeerd. De bulk modulus is een materiaal eigenschap die de mate van weerstand van een materiaal om compressie. Het kan ook worden aangegeven door een aantal andere termen zoals het grootste elasticiteitsmodulus, de modulus compressie, en anderen.

Een manier om te denken van het is als het omgekeerde van samendrukbaarheid. Hoge bulk modulus bij materiaal wijst op een relatief hoge weerstand tegen samendrukking, waardoor het moeilijk te comprimeren. Een lage waarde geeft relatief weinig weerstand tegen samendrukking, waardoor het materiaal relatief gemakkelijk samengedrukt. Bijvoorbeeld, de samendrukbaarheid van staal enkele orden van grootte groter dan die van lucht, die relatief gemakkelijk kunnen worden gecomprimeerd met een luchtcompressor.

Waarden van de samendrukbaarheid van een materiaal variëren afhankelijk van factoren zoals de temperatuur van dat materiaal en de hoeveelheid lucht die wordt gemengd in het. Als materiaal opwarmt, zal het volume algemeen vergroten hetgeen resulteert in een meer open fysieke structuur die gemakkelijker te comprimeren. Lucht in een materiaal ook invloed op de fysieke structuur van een materiaal waardoor de samendrukbaarheid beïnvloeden.

Sommige vloeistoffen, zoals water of hydraulische vloeistof, soms terloops genoemd onsamendrukbare vloeistoffen. Dit is strikt genomen niet juist, maar omdat hun compressibilities relatief laag zijn, kan de bulk modulus worden genegeerd in sommige technische berekeningen. Onder bepaalde omstandigheden echter, zoals in bepaalde hogedruk situaties moet rekening worden gehouden met de juiste systeemontwerp en werking te garanderen.

Bijvoorbeeld kan de werking van hydraulische apparatuur onder zeer hoge druk verslechteren wanneer de samendrukbaarheid van de hydraulische vloeistof geen rekening wordt gehouden systeemontwerp. Dit komt doordat sommige energie wordt verbruikt in het comprimeren van de hydraulische vloeistof in plaats van direct te gaan in de richting van het werk van de apparatuur functioneert. De vloeistof in het systeem moet worden samengedrukt om het punt weerstaat verder samengedrukt voordat de apparatuur en de belasting zal worden gegeven. Afleiding van energie uit de primaire taak kan de positie van de apparatuur beïnvloeden, het vermogen heeft vindt zijn beoogde functie, reactietijd, enzovoort.

De bulk modulus is minder vaak een kenmerk van belang met betrekking tot vaste stoffen omdat ze doorgaans zeer moeilijk te comprimeren, maar relevant in bepaalde omstandigheden. De snelheid waarmee geluid zich door een vast mede afhankelijk van de samendrukbaarheid van het materiaal. De hoeveelheid energie die kan worden opgeslagen in een vaste stof ook voor deze eigenschap zodat de studie van aardbevingen en seismische golven relevant is.

Als een wiskundige functie wordt dit materiaaleigenschap uitgedrukt als de verhouding van de toegepaste druk op de volumeverandering van de stof per volume-eenheid. Dit levert een waarde uitgedrukt in dezelfde eenheden zijn gebruikt om druk uit te drukken, omdat de volume-eenheden opheffen. In grafische vorm, is de helling van de kromme gevormd door het plotten de op een materiaal versus overeenkomstige specifieke volumina van het materiaal op die druk drukken.