Compressibiliteits

Compressibiliteit, ook wel compressibiliteits genoemd, is het vermogen van een stof om zijn volume te veranderen bij een wijziging van de druk. In thermodynamische notatie heeft het de dimensie van 1/druk en wordt het vaak uitgedrukt als de isothermische compressibiliteit κ_T = - (1/V)(∂V/∂P)_T. De inverse van κ_T is de isotherme bulkmodulus K_T = 1/κ_T, een maat voor de stijfheid van de stof tegen volumeveranderingen bij constante temperatuur.

Er bestaan ook de adiabatische compressibiliteit κ_S = - (1/V)(∂V/∂P)_S, die aangeeft hoe het volume onder druk verandert wanneer er geen warmte-uitwisseling is. Over het algemeen geldt κ_S ≤ κ_T; voor ideale gassen is κ_S = κ_T/γ, waarbij γ Cp/Cv is.

Compressibiliteit verschilt sterk tussen gassen, vloeistoffen en vaste stoffen en hangt af van druk en temperatuur. Gassen zijn bij lage druk relatief goed compressibel, vloeistoffen zoals water beperken volumeveranderingen aanzienlijk, en vaste stoffen hebben doorgaans de kleinste compressibiliteit. De compressibiliteit is een sleutelparameter in toestandsrelaties en in de beschrijving van dynamische processen zoals geluidssnelheid: c = sqrt(K_S/ρ) = sqrt(1/(κ_S ρ)), waarbij ρ de dichtheid is.

Toepassingen van compressibiliteit komen voor in geofysica, materiaalkunde en engineering. Ze wordt gebruikt bij het modelleren van gedragingen onder druk, bij het ontwerp van drukgolfsystemen, cavitatiepreventie en bij het afleiden van eigenschappen uit experimentele metingen van volumeveranderingen, resonanties en akoestische respons.