Modulus curah adalah a konstan yang menggambarkan seberapa tahan suatu zat terhadap kompresi. Ini didefinisikan sebagai perbandingan antara tekanan meningkat dan mengakibatkan penurunan material volume. Bersama dengan Modulus muda, itu modulus geser, dan Hukum Hooke, modulus curah menggambarkan respons bahan terhadap stres atau regangan.
Biasanya, modulus curah ditunjukkan oleh K atau B dalam persamaan dan tabel. Sementara itu berlaku untuk kompresi seragam dari zat apa pun, itu paling sering digunakan untuk menggambarkan perilaku cairan. Dapat digunakan untuk memprediksi kompresi, menghitung kepadatan, dan secara tidak langsung menunjukkan jenis ikatan kimia dalam suatu zat. Modulus curah dianggap sebagai deskripsi sifat elastis karena bahan terkompresi kembali ke volume aslinya setelah tekanan dilepaskan.
Satuan untuk modulus curah adalah Paskah (Pa) atau newton per meter persegi (N / m2) dalam sistem metrik, atau pound per inci persegi (PSI) dalam sistem bahasa Inggris.
Daftar Nilai Modulus Massal Fluida (K)
Ada nilai modulus curah untuk padatan (mis., 160 GPa untuk baja; 443 GPa untuk berlian; 50 MPa untuk helium padat) dan gas (mis., 101 kPa untuk udara pada suhu konstan), tetapi tabel paling umum mencantumkan nilai untuk cairan. Berikut adalah nilai-nilai yang representatif, dalam satuan bahasa Inggris dan metrik:
| Unit Bahasa Inggris (105 PSI) |
Unit SI (109 Pa) |
|
|---|---|---|
| Aseton | 1.34 | 0.92 |
| Bensol | 1.5 | 1.05 |
| Karbon tetraklorida | 1.91 | 1.32 |
| Etil alkohol | 1.54 | 1.06 |
| Bensin | 1.9 | 1.3 |
| Gliserin | 6.31 | 4.35 |
| Minyak Mineral ISO 32 | 2.6 | 1.8 |
| Minyak tanah | 1.9 | 1.3 |
| Air raksa | 41.4 | 28.5 |
| Minyak parafin | 2.41 | 1.66 |
| Bensin | 1.55 - 2.16 | 1.07 - 1.49 |
| Ester fosfat | 4.4 | 3 |
| SAE 30 Minyak | 2.2 | 1.5 |
| Air laut | 3.39 | 2.34 |
| Asam belerang | 4.3 | 3.0 |
| air | 3.12 | 2.15 |
| Air - Glikol | 5 | 3.4 |
| Air - Emulsi Minyak | 3.3 | 2.3 |
Itu K nilai bervariasi, tergantung pada keadaan materi dari sampel, dan dalam beberapa kasus, pada suhu. Dalam cairan, jumlah gas terlarut sangat mempengaruhi nilainya. Nilai tinggi K menunjukkan material menolak kompresi, sementara nilai rendah menunjukkan volume lumayan menurun di bawah tekanan seragam. Kebalikan dari modulus curah adalah kompresibilitas, sehingga suatu zat dengan modulus curah rendah memiliki kompresibilitas tinggi.
Setelah meninjau tabel, Anda dapat melihat merkuri logam cair sangat hampir tidak bisa dimampatkan. Ini mencerminkan jari-jari atom besar atom merkuri dibandingkan dengan atom dalam senyawa organik dan juga pengemasan atom. Karena ikatan hidrogen, air juga menolak kompresi.
Formula Modulus Massal
Modulus curah suatu material dapat diukur dengan difraksi bubuk, menggunakan sinar-x, neutron, atau elektron yang menargetkan sampel bubuk atau mikrokristalin. Itu dapat dihitung menggunakan rumus:
Modulus Massal (K) = Stres volumetrik / regangan volumetrik
Ini sama dengan mengatakan itu sama dengan perubahan tekanan dibagi dengan perubahan volume dibagi dengan volume awal:
Modulus Massal (K) = (hal1 - hal0) / [(V1 - V0) / V0]
Di sini, hal0 dan V0 adalah tekanan dan volume awal, masing-masing, dan hal1 dan V1 adalah tekanan dan volume yang diukur pada kompresi.
Elastisitas modulus curah juga dapat dinyatakan dalam hal tekanan dan kepadatan:
K = (hal1 - hal0) / [(ρ1 - ρ0) / ρ0]
Di sini, ρ0 dan ρ1 adalah nilai kepadatan awal dan akhir.
Contoh Perhitungan
Modulus curah dapat digunakan untuk menghitung tekanan hidrostatik dan kepadatan cairan. Misalnya, pertimbangkan air laut di titik terdalam samudera, Palung Mariana. Dasar parit adalah 10994 m di bawah permukaan laut.
Tekanan hidrostatik di Palung Mariana dapat dihitung sebagai:
hal1 = ρ * g * h
Dimana p1 adalah tekanan, ρ adalah kepadatan air laut di permukaan laut, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah ketinggian (atau kedalaman) kolom air.
hal1 = (1022 kg / m3) (9,81 m / s2) (10994 m)
hal1 = 110 x 106 Pa atau 110 MPa
Mengetahui tekanan di permukaan laut adalah 105 Pa, kerapatan air di bagian bawah parit dapat dihitung:
ρ1 = [(hal1 - p) ρ + K * ρ) / K
ρ1 = [[(110 x 106 Pa) - (1 x 105 Pa)] (1022 kg / m3)] + (2.34 x 109 Pa) (1022 kg / m3) / (2,34 x 109 Pa)
ρ1 = 1070 kg / m3
Apa yang bisa Anda lihat dari ini? Meskipun ada tekanan yang sangat besar pada air di dasar Palung Mariana, itu tidak banyak terkompresi!
Sumber
- De Jong, Maarten; Chen, Wei (2015). "Memetakan sifat elastis lengkap senyawa kristal anorganik". Data Ilmiah. 2: 150009. doi: 10.1038 / sdata.2015.9
- Gilman, J.J. (1969). Micromechanics of Flow dalam Padatan. New York: McGraw-Hill.
- Kittel, Charles (2005). Pengantar Fisika Solid State (Edisi ke-8). ISBN 0-471-41526-X.
- Thomas, Courtney H. (2013). Perilaku Mekanik Bahan (Edisi ke-2). New Delhi: Pendidikan Bukit McGraw (India). ISBN 1259027511.