Komprimerbarhet

Komprimerbarhet, på svenska ofta kallad komprimerbarhet eller κ, är en egenskap som beskriver hur mycket volymen av ett material ändras då trycket ändras. Den vanligaste definingen är isoterma komprimerbarheten κT = −(1/V)(∂V/∂P)T, där V är volymen och P är trycket. Den omvända storheten är bulkmodulen B, där B = 1/κ. Olika definitioner används beroende på om processen antas vara isothermal eller adiabatic, vilket förekommer i olika tillämpningar.

Tre begrepp är centrala: komprimerbarhet under isoterma förhållanden (κT), komprimerbarhet under adiabatiska förhållanden (κS) och förhållande till hastigheten av ljud. Generellt är κS mindre än eller lika med κT, eftersom temperaturförändringar vid adiabatiska kompressioner gör att mer tryck krävs för en given volymändring. Ljudhastigheten i ett homogent medium kopplas till den adiabatiska komprimerbarheten genom c^2 = 1/(κS ρ), där ρ är densiteten.

Värden varierar kraftigt mellan ämnen. Vatten vid rumstemperatur har κT cirka 4,6×10^−10 Pa^−1 (B_T cirka 2,2 GPa). Luft vid rumstemperatur har κT cirka 9–10×10^−6 Pa^−1 (B_T cirka 100 kPa). Många fasta material uppvisar κT i ordningen 10^−11 till 10^−12 Pa^−1.

Mätningar görs genom PV-kurvor, ultraljudsspecialiseringar eller ljudhastighetsbestämningar för att bestämma κT eller κS. Komprimerbarhet är viktig inom geovetenskap, materialvetenskap och akustik samt vid bedömning av hur vätskor och bergarter svarar på tryck.