โมดูลัสของแรงบีบอัด

โมดูลัสของแรงบีบอัด หรือ บัลก์ มอดุลัส (bulk modulus) (K) คือ การเปลี่ยนแปลงของปริมาตรสัมพัทธ์ของวัตถุที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงความดัน ซึ่งจำเป็นในการวัดความต้านทานของวัตถุที่มีต่อการบีบอัด อย่างสม่ำเสมอ

ค่าโมดูลัสของแรงบีบอัดของของไหลหรือของแข็ง เขียนอยู่ในรูปสมการได้เป็น

$K=-V{\frac {\partial P}{\partial V}}$

เมื่อ P คือความดันและ V คือปริมาตร

โมดูลัสของแรงบีบอัดจึงวัดการตอบสนองต่อความดันด้วยการเปลี่ยนแปลงปริมาตรสัมพัทธ์ ซึ่งจำเป็นในการวัดความต้านทานของวัตถุที่มีต่อการบีบอัดอย่างสม่ำเสมอ ยังมีค่ามอดุลัสอื่น ๆ ใช้บรรยายการตอบสนองของวัสดุ (ความเครียด) ต่อความเค้นประเภทอื่น เช่น โมดูลัสของแรงเฉือน บรรยายการสนองต่อความเฉือน และมอดุลัสของยัง บรรยายการตอบสนองต่อการดึงเชิงเส้น

หากกล่าวโดยชัดเจนแล้ว บัลก์ มอดุลัสเป็นปริมาณทาง เทอร์โมไดนามิกส์ จำเป็นในการระบุว่าอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างไรในการระบุค่าโมดูลัสของแรงบีบอัด กล่าวคือ ต้องกำหนดอุณหภูมิคงที่ ($K_{T}$), เอนทาลปีคงที่ (อะเดียบาติก $K_{S}$) หรือตัวแปรอื่น ๆ ที่เป็นไปได้ ในทางปฏิบัติแล้ว ความแตกต่างจะมีความหมายสำหรับแก๊สเท่านั้น

ค่าส่วนกลับของโมดูลัสของแรงบีบอัด เรียกว่า compressibility ของสาร

สำหรับแก๊ส ค่า adiabatic bulk modulus $K_{S}$ กำหนดโดยประมาณคือ

$K_{S}=\kappa \,P$

เมื่อ

κ คือ adiabatic index บางครั้งเรียกว่า γ

P คือ ความดัน

ค่า adiabatic bulk modulus จะควบคุม อัตราเร็วเสียง (สำหรับคลื่นความดัน) ในวัสดุ ของแข็งสามารถส่งผ่าน คลื่นตามขวาง ได้ โดยกรณีนั้นค่า โมดูลัสของแรงเฉือน จะเป็นตัวการหลักในการอธิบาย

ตัวอย่าง

• น้ำ: 2.2×10⁹ Pa
• อากาศ: 1.42×10⁵ Pa
• Steel: 1.6×10¹¹ Pa
• ฮีเลียม แข็ง (ประมาณ) : 5×10⁷ Pa

แหล่งข้อมูลอื่น

• ศูนย์การศึกษาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยมหิดล เก็บถาวร 2006-10-28 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน รวบรวมแหล่งความรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์ และคณิตศาสตร์ รวมทั้งเว็บบอร์ดสำหรับแลกเปลี่ยนความคิดเห็น โจทย์ เกี่ยวกับฟิสิกส์ รวมทั้งข้อมูลเกี่ยวกับฟิสิกส์โอลิมปิก และฟิสิกส์ สอวน.
• มูลนิธิส่งเสริมโอลิมปิกวิชาการและพัฒนามาตรฐานวิทยาศาสตร์การศึกษา ในพระอุปถัมภ์สมเด็จพระเจ้าพี่นางเธอ เจ้าฟ้ากัลยาณิวัฒนนา กรมหลวงนราธิวาสราชนครินทร์ (สอวน.) รวบรวมโจทย์ฝึกฝนลับสมอง และสนทนาวิชาการ เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ รวมทั้งข้อมูลเกี่ยวกับโครงการโอลิมปิกวิชาการของ สอวน.