Bulk-Modul vs. Young-Modul
Alle Substanzen / Materialien bestehen aus Atomen. Die Art der Atome, die Anzahl und ihre Verbindung variieren von Material zu Material und definieren jede ihrer einzigartigen Eigenschaften. Egal wie viele Atome zusammenkommen, um eine bestimmte Substanz zu bilden, Atome neigen nicht dazu, sich kompakt anzuordnen, wo kein Abstand zwischen ihnen ist. Die Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen den Atomen h alten immer einen gewissen Abstand zwischen ihnen. Daher gibt es in jeder Substanz, egal wie kompakt sie ist, genug und mehr Platz zwischen den Atomen. Wir unterteilen Stoffe hauptsächlich in die drei Klassen fest, flüssig und gasförmig. Ihre Atomanordnungen sind unterschiedlich. Festkörper haben eine sehr kompakte Atomanordnung, während Atome in Gas in einem größeren Volumen mit sehr geringen Wechselwirkungen verteilt sind. Bei Flüssigkeiten ist eine Zwischenstufe zwischen Feststoff und Gas zu erkennen.
Bulk-Modul
Die meisten Substanzen reduzieren ihr Volumen, wenn sie einem gleichmäßigen, von außen ausgeübten Druck ausgesetzt werden. Diese Abnahme ist jedoch keine lineare Kurve, sondern das Volumen nimmt mit zunehmendem Druck exponentiell ab. Der Kompressionsmodul bezieht sich auf den Kehrwert der Kompressibilität oder ist mit anderen Worten ein Maß für den Widerstand gegen die Kompressibilität. Außerdem beschreibt es die elastischen Eigenschaften eines Stoffes.
Der Kompressionsmodul kann als die Druckerhöhung definiert werden, die erforderlich ist, um das Volumen um den Faktor 1/e zu verringern. Wenn eine Substanz komprimiert wird, ist sie je nach ihrer atomaren Anordnung der Kompression etwas widerstandsfähig. Der Kompressionsmodul gibt diesen Widerstand einer Substanz bei gleichmäßiger Kompression an. Er wird in Pascal/bar oder einer anderen Druckeinheit gemessen. Der Kompressionsmodul gibt eine Vorstellung von der Volumenänderung einer festen Substanz, wenn der Druck auf sie geändert wird. Wie der Feststoff ist auch der Kompressionsmodul eine Eigenschaft von Flüssigkeiten, er gibt die Kompressibilität einer Flüssigkeit an. Ziemlich komprimierbare Flüssigkeiten haben einen niedrigen Kompressionsmodul und leicht komprimierbare Flüssigkeiten haben einen hohen Kompressionsmodul. Es folgt die Gleichung zur Berechnung des Kompressionsmoduls K.
K=-V(∂P/∂V)
V ist das Volumen der Substanz und P ist der angewandte Druck.
Der Kompressionsmodul von Stahl beträgt 1,6 × 1011 P, das ist der dreifache Wert von Glas. Daher ist Glas dreimal komprimierbarer als Stahl.
Young Modul
Young Modulus beschreibt die elastischen Eigenschaften einer Substanz, die nur in einer Richtung komprimiert oder gedehnt wird. Wenn beispielsweise ein Metallstab von einer Seite gedehnt oder zusammengedrückt wird, hat er die Fähigkeit, zu seiner ursprünglichen Länge (oder näher daran) zurückzukehren. Diese zeigt an, wie weit das Metall einer Zug- oder Druckbelastung standhält. Der Elastizitätsmodul ist das Maß für diese elastische Eigenschaft eines Stoffes. Der Elastizitätsmodul wurde nach dem Physiker Thomas Young benannt. Dieser wird auch als Elastizitätsmodul bezeichnet. Der Elastizitätsmodul hat auch die Einheiten des Drucks als Kompressionsmodul. Elastizitätsmodul, E wird wie unten gezeigt berechnet.
E=Zugspannung/Zugdehnung
Was ist der Unterschied zwischen Volumenmodul und Elastizitätsmodul?
• Der Kompressionsmodul ist für eine gleichmäßige Kompression definiert, bei der der Druck aus allen Richtungen gleichmäßig aufgebracht wird. Der Elastizitätsmodul ist nur für eine Achse der Substanz definiert.
• Der Kompressionsmodul misst die Volumenänderung, wenn ein Druck ausgeübt wird, und der Elastizitätsmodul misst die Längenänderung.
• Im Kompressionsmodul wird die ausgeübte Druckmenge gemessen. Im Elastizitätsmodul wird die aufgebrachte Zugspannung (Druck oder Dehnung) gemessen.
