Compressibilidade

Compressibilidade é a propriedade de um material de reduzir seu volume quando submetido a uma variação de pressão. Em termos formais, mede a mudança relativa de volume por unidade de pressão. Existem diferentes definições conforme a condição do processo: a compressibilidade isotérmica, κ_T, é κ_T = - (1/V) (∂V/∂P)_T, enquanto a compressibilidade adiabática, κ_S, é κ_S = - (1/V) (∂V/∂P)_S. O inverso da compressibilidade isotérmica é o módulo de incompressibilidade ou bulk modulus, B = 1/κ_T. Em muitas fontes, também se utiliza o módulo bulk como o complemento da compressibilidade.

O alcance da compressibilidade varia amplamente entre materiais. Gases são muito mais compressíveis do que líquidos e sólidos. Por exemplo, o ar à temperatura ambiente tem κ_T próximo de 1/P, ≈ 9,9×10^-6 Pa^-1 a 1 atm. Líquidos como a água apresentam κ_T em torno de 4,6×10^-10 Pa^-1 a 20 °C, enquanto sólidos apresentam valores ainda menores, muitas vezes entre 10^-11 e 10^-12 Pa^-1 para metais. Em geral, quanto maior o módulo de bulk, menor a compressibilidade.

A compressibilidade está ligada à propagação de ondas e à resposta elástica de um meio. A velocidade do som é dada por c = sqrt(K_S/ρ), em que K_S é o módulo bulk adiabático e ρ é a densidade. Em gases ideais, K_S ≈ γP e K_T ≈ P, com γ = Cp/Cv; assim, a compressibilidade e a temperatura influenciam fortemente o comportamento acústico e o desempenho de sistemas sujeitos a pressões.