compressibiliteit

Compressibiliteit is een maat voor de verandering van het volume van een stof als reactie op een verandering van druk, bij constante temperatuur. In de thermodynamica wordt vaak gesproken van de isothermische compressibiliteit κ_T, gedefinieerd als κ_T = - (1/V) (dV/dP)_T. Een stof met een kleine κ_T is weinig vervormbaar onder druk. De bulkmodulus is het omgekeerde van de compressibiliteit: K_T = 1/κ_T = - V (dP/dV)_T. Er bestaat ook een adiabatische compressibiliteit κ_S = - (1/V) (dV/dP)_S, die bij veel systemen verschilt van κ_T en vooral relevant is bij snelle drukveranderingen waarbij warmte-uitwisseling beperkt is.

De compressibiliteit is gekoppeld aan de elasticiteit en aan de snelheid van geluid in een medium. De snelheid van geluid volgt uit c^2 = K_S/ρ, waarbij ρ de dichtheid is. De compressibiliteit varieert sterk tussen fasen en stoffen: gassen hebben over het algemeen een hoge compressibiliteit, vloeistoffen een lagere en vaste stoffen nog lager. Voor lucht bij kamertemperatuur en atmosferische druk ligt κ_T op de orde van 10^-5 Pa^-1, voor water rond 4–5×10^-10 Pa^-1, en voor veel vaste stoffen tussen 10^-11 en 10^-12 Pa^-1. De compressibiliteit neemt doorgaans af met toenemende druk en afhankelijk van temperatuur; nabij kritieke punten kan κ_T sterk toenemen.

Toepassingen omvatten hydrauliek en pneumatiek, geofysica en materiaalkunde. Meetmethoden omvatten volumetrische metingen onder gecontroleerde druk of afleiden uit de snelheid van geluid. Het begrip compressibiliteit helpt bij het modelleren van stroming, golfpropagatie en de mechanische respons van materialen onder hoge druk.