Moduł zbiorczy a moduł Younga
Wszystkie substancje/materiały składają się z atomów. Rodzaj atomów, liczba i ich połączenie różnią się w zależności od materiału i określają każdą z ich unikalnych cech. Bez względu na to, ile atomów łączy się w pewną substancję, atomy nie mają tendencji do układania się w zwarty sposób, w którym nie ma między nimi przestrzeni. Siły przyciągania i odpychania między atomami zawsze utrzymują między nimi pewną przestrzeń. Dlatego w każdej substancji, bez względu na to, jak bardzo są zwarte, między atomami jest wystarczająco dużo i więcej przestrzeni. Substancje dzielimy głównie na trzy klasy jako stałe, ciekłe i gazowe. Ich układy atomowe są różne. Ciała stałe mają bardzo zwarty układ atomowy, podczas gdy w gazie atomy są rozproszone w większej objętości z bardzo małymi interakcjami. W cieczach można zaobserwować etap pośredni między ciałami stałymi a gazem.
Moduł zbiorczy
Większość substancji zmniejsza swoją objętość pod wpływem równomiernego, zewnętrznego nacisku. Jednak ten spadek nie jest krzywą liniową, a raczej wraz ze wzrostem ciśnienia objętość maleje wykładniczo. Moduł objętościowy odnosi się do wzajemności ściśliwości lub, innymi słowy, jest miarą odporności na ściśliwość. Ponadto opisuje elastyczne właściwości substancji.
Moduł objętościowy można zdefiniować jako wzrost ciśnienia potrzebny do zmniejszenia objętości o współczynnik 1/e. Kiedy substancja jest skompresowana, będzie nieco odporna na kompresję w zależności od posiadanego układu atomowego. Moduł objętościowy wskazuje tę odporność substancji przy równomiernym ściskaniu. Jest mierzony w paskalach/barach lub innej jednostce ciśnienia. Moduł objętościowy daje wyobrażenie o zmianie objętości substancji stałej wraz ze zmianą nacisku na nią. Jeśli chodzi o ciało stałe, moduł objętościowy jest również właściwością płynów, wskazuje na ściśliwość płynu. Płyny dość ściśliwe mają niski moduł objętościowy, a płyny lekko ściśliwe mają wysoki moduł objętościowy. Poniżej znajduje się równanie do obliczenia modułu objętościowego K.
K=-V(∂P/∂V)
V to objętość substancji, a P to zastosowane ciśnienie.
Moduł objętościowy stali wynosi 1,6 × 1011 P i jest to trzykrotność wartości dla szkła. Dlatego szkło jest trzykrotnie ściśliwe niż stal.
Moduł młodości
Moduł młodości opisuje elastyczne właściwości substancji poddawanej ściskaniu lub rozciąganiu tylko w jednym kierunku. Na przykład, gdy pręt metalowy jest rozciągany lub ściskany z jednej strony, może powrócić do swojej pierwotnej długości (lub bliżej tej długości). To pokazuje, jak bardzo metal może wytrzymać naprężenie lub ściskanie. Moduł Younga jest miarą tej elastycznej właściwości substancji. Moduł Younga został nazwany na cześć fizyka Thomasa Younga. Jest to również znane jako moduł sprężystości. Moduł Younga ma również jednostki ciśnienia jako moduł objętościowy. Moduł Younga, E jest obliczany jak pokazano poniżej.
E=naprężenie rozciągające/odkształcenie rozciągające
Jaka jest różnica między modułem zbiorczym a modułem Younga?
• Moduł objętościowy jest zdefiniowany dla równomiernego ściskania, w którym ciśnienie jest przykładane równomiernie ze wszystkich kierunków. Moduł Younga jest zdefiniowany tylko dla jednej osi substancji.
• Moduł objętościowy mierzy zmianę objętości po przyłożeniu ciśnienia, a moduł Younga mierzy zmianę długości.
• W module mierzona jest wielkość przyłożonego ciśnienia. W module Younga mierzone jest przyłożone naprężenie rozciągające (ściskanie lub rozciąganie).
