Kiến thức Phổ thông

Mô-đun khối là gì?

Định nghĩa Mô-đun khối

Mô đun khối (Mô đun số lượng lớn) là một hằng số mô tả mức độ chịu đựng của một chất đối với nén. Nó được định nghĩa là tỷ lệ giữa tăng áp suất và giảm dẫn đến thể tích của vật liệu. Cùng với mô đun của Young, mô đun cắt và định luật Hooke, mô đun số lượng lớn mô tả phản ứng của vật liệu đối với căng thẳng hoặc căng thẳng.

Thông thường, mô đun số lượng lớn được biểu thị bằng K hoặc B trong các phương trình và bảng. Mặc dù nó được áp dụng để nén đồng đều bất kỳ chất nào, nó thường được sử dụng để mô tả hành vi của chất lỏng.

Nó có thể được sử dụng để dự đoán nén, tính toán mật độ và gián tiếp chỉ ra các loại liên kết hóa học trong một chất. Mô-đun số lượng lớn được coi là mô tả của các tính chất đàn hồi vì vật liệu nén trở về thể tích ban đầu sau khi áp suất được giải phóng.

Đơn vị cho mô đun số lượng lớn là Pascals (Pa) hoặc newton trên mỗi mét vuông (N / m2) trong hệ thống số liệu, hoặc pound mỗi inch vuông (PSI) trong hệ thống tiếng Anh.

Bảng các giá trị mô đun khối lượng chất lỏng (K)

Có các giá trị mô đun khối cho chất rắn (ví dụ: 160 GPa đối với thép; 443 GPa đối với kim cương; 50 MPa đối với heli rắn) và khí (ví dụ: 101 kPa đối với không khí ở nhiệt độ không đổi), nhưng các bảng phổ biến nhất liệt kê các giá trị cho chất lỏng. Dưới đây là các giá trị đại diện, bằng cả đơn vị tiếng Anh và số liệu:

Đơn vị tiếng anh  (10 5 PSI)Đơn vị SI  (10 9 Pa)
Acetone1,340,92
Benzen1,51,05
Carbon Tetrachloride1,911,32
Rượu etylic1,541,06
Xăng1.91.3
Glyxerin6,314,35
Dầu khoáng ISO 322.61.8
Dầu hỏa1.91.3
thủy ngân41,428,5
Dầu parafin2,411,66
Xăng dầu1,55 – 2,161,07 – 1,49
Phốt pho4,43
Dầu SAE 302.21,5
Nước biển3,392,34
Axit sunfuric4.33.0
Nước3.122,15
Nước – Glycol53,4
Nước – Nhũ tương dầu3,32.3

Giá trị K thay đổi, tùy thuộc vào trạng thái vật chất của mẫu và trong một số trường hợp, về nhiệt độ. Trong chất lỏng, lượng khí hòa tan ảnh hưởng lớn đến giá trị. Giá trị cao của K biểu thị vật liệu chống nén, trong khi giá trị thấp biểu thị khối lượng giảm đáng kể dưới áp suất đồng nhất.

Đối ứng của mô đun số lượng lớn là độ nén, do đó, một chất có mô đun khối lượng thấp có độ nén cao. Khi xem xét bảng, bạn có thể thấy thủy ngân kim loại lỏng gần như không thể nén được. Điều này phản ánh bán kính nguyên tử lớn của các nguyên tử thủy ngân so với các nguyên tử trong các hợp chất hữu cơ và cũng là bao bì của các nguyên tử. Do liên kết hydro, nước cũng chống lại sự nén.

Công thức tính toán mô đun khối

Mô-đun khối của vật liệu có thể được đo bằng nhiễu xạ bột, sử dụng tia X, neutron hoặc electron nhắm vào mẫu bột hoặc vi tinh thể. Nó có thể được tính bằng công thức: Mô đun số lượng lớn (K) = Ứng suất thể tích / biến dạng thể tích

Điều này giống như nói rằng nó bằng với sự thay đổi áp suất chia cho sự thay đổi về âm lượng chia cho âm lượng ban đầu: Mô đun số lượng lớn (K) = (p1 – p0) / [(V1 – V0) / V0]

Ở đây, p0 và V0 lần lượt là áp suất và thể tích ban đầu, và p1 và V1 là áp suất và thể tích được đo khi nén. Độ co giãn mô đun khối cũng có thể được biểu thị dưới dạng áp suất và mật độ: K = (p1 – p0) / [(ρ1 – ρ0) / ρ0]. Ở đây, ρ0 và ρ1 là các giá trị mật độ ban đầu và cuối cùng.

Ví dụ về tính toán

Mô đun số lượng lớn có thể được sử dụng để tính áp suất thủy tĩnh và mật độ của chất lỏng. Ví dụ, hãy xem xét nước biển ở điểm sâu nhất của đại dương, rãnh Mariana. Cơ sở của rãnh là 10994 m dưới mực nước biển. Áp suất thủy tĩnh trong rãnh Mariana có thể được tính như sau: p1 = ρ * g * h

Trong đó p1 là áp suất, ρ là mật độ của nước biển ở mực nước biển, g là gia tốc của trọng lực và h là chiều cao (hoặc độ sâu) của cột nước.

p1 = (1022 kg / m3) (9,81 m / s2) (10994 m)

p1 = 110 x 106 Pa hoặc 110 MPa

Biết áp suất ở mực nước biển là 105 Pa, mật độ của nước ở đáy rãnh có thể được tính:

ρ1 = [(p1 – p) ρ + K * ρ) / K

1 = [[(110 x 106 Pa) – (1 x 105 Pa)] (1022 kg / m3)] + (2,34 x 109 Pa) (1022 kg / m3) / (2,34 x 109 Pa)

1 = 1070 kg / m3

Bạn có thể thấy gì từ điều này? Mặc dù áp lực rất lớn đối với nước ở đáy rãnh Mariana, nhưng nó không bị nén quá nhiều!

Đọc thêm: Mô đun đàn hồi là gì?

Đọc thêm: Mô đun cắt là gì?

Xem thêm:

Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn thả Francium vào nước?

Francium là nguyên tố số 87 trên bảng tuần hoàn. Nguyên tố này có thể được điều chế bằng cách ...
Xem thêm

Vật chất tối: Hành trình gian nan đi tìm loại hạt không-thể-nhìn-thấy

Trái đất, Mặt trời, các ngôi sao khác và các thiên hà, được tạo thành từ các proton, neutron và ...
Xem thêm

Tìm hiểu Dòng điện là gì: Định nghĩa, tính chất và phân loại dòng điện

Dòng điện là gì? Dòng điện là chuyển động của các hạt mang điện, chẳng hạn như các hạt mang ...
Xem thêm

Quá trình nhiệt động lực là gì?

Định nghĩa nhiệt động lực Một hệ thống trải qua một quá trình nhiệt động lực khi có một số ...
Xem thêm

Bazơ là gì? Định nghĩa, nguồn gốc, tính chất và phản ứng hoá học

Định nghĩa bazơ Trong hóa học, một bazơ là một loại hóa chất tặng các electron , chấp nhận các ...
Xem thêm

Công suất là gì?

Định nghĩa sức mạnh trong vật lý là gì? Công suất là tốc độ hoàn thành công việc hoặc năng ...
Xem thêm
Back to top button
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker