Стисливість

Сти́сливість — фізична величина, що характеризує відносну зміну об'єму речовини (газу, рідини або твердого тіла) під тиском. Значною стисливістю характеризуються газоподібні тіла, меншою — рідини, найменшою — тверді тіла.

Вимірюється в обернених Паскалях.

Опис

Стисливість пов'язана зі зміною внутрішніх сил у речовині при зміні її об'єму. Стисливість пов'язана з кінетикою молекул, з відштовхуванням електронних оболонок атомів, зі зміною енергії коливань атомів (ядер) при значному зменшенні об'єму й тепловими збудженнями електронів при нагріванні. Стисливість описується модулем об'ємного стискання.

Зміна об'єму речовини залежить від умов, в яких проходить стискання. Якщо речовину стискати швидко, обмін теплом з навколишнім середовищем не встигає відбутися й речовина нагрівається. При повільному стисканні, коли речовина встигає віддати тепло навколишньому середовищу, температура залишається сталою. Тому розрізняють адіабатичну стисливість

${\displaystyle \beta _{S}=-{\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial P}}\right)_{S}}$

і ізотермічну стисливість

${\displaystyle \beta _{T}=-{\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial P}}\right)_{T}}$,

де V — об'єм, P — тиск, S — ентропія, T — температура.

Адіабатична стисливість завжди менша від ізотермічної. Справедливе співвідношення

${\displaystyle \beta _{S}={\frac {C_{V}}{C_{P}}}\beta _{T}}$,

де ${\displaystyle C_{V}}$ — теплоємність при сталому об'ємі, ${\displaystyle C_{P}}$ — теплоємність при сталому тиску. Різниця між адіабатичною й ізотермічною стисливостями суттєва для газів. Для твердих тіл та рідин вона незначна.

Обернена до стисливості величина називається модулем всебічного стиску.

Ідеальний газ

Для ідеального газу ізотермічна стисливість

${\displaystyle \beta _{T}=-{\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial P}}\right)_{T}={\frac {1}{P}}}$,

а адіабатична стисливість

${\displaystyle \beta _{S}=-{\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial P}}\right)_{S}={\frac {3}{5P}}}$.

Коефіцієнт надстисливості

Див. основну статтю: Коефіцієнт стисливості газу

Залежність коефіцієнтів надстисливості природних газів від тиску

Відхилення даного газу від ідеального і характеризується коефіцієнтом надстисливості. Для опису рівнянь стану реальних газів в рівняння ідеального газу вводиться один коефіцієнт z, який враховує відхилення даного газу від ідеального і називається коефіцієнтом надстисливості, а саме модифіковане рівняння називають узагальненим газовим законом:

p = zρRT

де:

• p — абсолютний тиск,
• T — абсолютна температура,
• R — універсальна газова стала,
• ρ — густина частинок, тобто кількість частинок в одиниці об'єму
• z — коефіцієнт надстисливості.

Див. також

• Стисливість гірських порід
• Стисливість води

Джерела

• Федорченко А.М. (1993). Теоретична фізика. Квантова механіка, термодинаміка і статистична фізика. Т.2. Київ: Вища школа.
• Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. (1976). Теоретическая физика. т. V. Статистическая физика. Часть 1. Москва: Наука.
• Світлий Ю. Г., Білецький В. С. Гідравлічний транспорт (монографія). — Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, «Редакція гірничої енциклопедії», 2009. — 436 с.
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.