物质或材料的可压缩性是指其承受压力变化时所经历的体积变化。通常，当向系统或对象施加压力时，体积会减小。但是，有时会发生相反的情况：压力变化会导致系统体积增加或发生相变时发生爆炸。
在某些化学反应中，这也可能在气体中发生，因为随着碰撞频率的增加，会产生排斥力。
潜水艇在水下时会承受压缩力。资料来源：foto.com。
在想象压缩一个对象有多容易或有多困难时，请考虑通常重要的三种状态：固体，液体和气体。在每个分子中，分子彼此之间保持一定距离。结合构成对象的物质的分子的键越强，它们越近，引起变形的难度就越大。
固体的分子非常紧密地靠近在一起，当试图使它们彼此靠近时，就会出现排斥力，从而使这项工作变得困难。因此，据说固体不是非常可压缩的。在液体分子中有更多的空间，因此它们的可压缩性更大，但是即使如此，体积的变化通常也需要很大的力。
因此，固体和液体几乎不可压缩。为了在所谓的常压和常温条件下实现明显的体积变化，将需要很大的压力变化。另一方面，由于气体分子之间的距离较宽，因此很容易压缩和减压。
固体可压缩性
例如，当将物体浸入液体中时，它将在各个方向上对物体施加压力。通过这种方式，我们可以认为对象的体积将减小，尽管在大多数情况下这并不明显。
情况如下图所示：
流体在浸没物体上施加的力垂直于表面。资料来源：维基共享资源。
压力定义为每单位面积的力，它将导致与对象初始体积V o成正比的体积变化ΔV 。音量的变化将取决于其质量。
胡克定律指出，物体经历的变形与施加于其上的应力成正比：
应力∝应变
物体所经历的体积变形由B量化所需的比例常数，这称为材料的体积模量：
B =-应力/应变
B =-ΔP/（ΔV/ V o）
由于ΔV/ V o是无量纲的量，因此它是两个体积之间的商，因此体积模块具有相同的压力单位，在国际体系中为帕斯卡（Pa）。
负号表示当对象被充分压缩（即压力增加）时预期的体积减小。
-材料的可压缩性
体积模量的倒数或倒数称为可压缩性，用字母k表示。从而：
在此，k是每升压力的体积分数变化的负值。它在国际系统中的单位是Pa的倒数，即m 2 /N。
B或k（如果愿意）的方程式适用于固体和液体。体积模量概念很少应用于气体。下面说明一个简单的模型，以量化实际气体可经历的体积减少。
声速和可压缩模量
一个有趣的应用是介质中的声音速度，这取决于它的可压缩模量：
解决的练习-示例
-解决运动1
体积为0.8 m 3的黄铜实心球滴入海洋深处，静水压力比表面大20 M Pa。球体的体积将如何变化？众所周知，黄铜的压缩模量为B = 35,000 MPa，
解
1 M帕= 1兆帕斯卡=1。10 6帕
相对于表面的压力变化为DP = 20 x 10 6 Pa。应用为B给出的方程式，我们有：
B =-ΔP/（ΔV/ V o）
从而：
ΔV= -5.71.10 -4 x 0.8 m 3 = -4.57 x 10 -4 m 3
当最终体积小于初始体积时，体积差异可能会带有负号，因此此结果与我们到目前为止所做的所有假设均相符。
极高的可压缩模量表明，要使对象经历明显的体积减小，就需要大的压力变化。
-解决运动2
通过将您的耳朵放在铁轨上，您可以分辨出其中一辆车辆何时在远处接近。如果火车在1公里外，那么在钢轨上传播声音需要多长时间？
数据
钢密度= 7.8 x 10 3千克/立方米
钢的压缩模量= 2.0 x 10 11 Pa。
解
上面计算的可压缩模量B也适用于液体，尽管通常需要付出很大的努力才能使体积明显减小。但是，流体在加热或冷却时会膨胀或收缩，并且在降压或加压时同样会膨胀或收缩。
对于在压力和温度（0°C和一个大气压约为或100 kPa）的标准条件下的水，体积模量为2100 MPa。即，约为大气压的21,000倍。
因此，在大多数应用中，液体通常被认为是不可压缩的。可以通过数值应用立即验证。
-解决运动3
求出当水承受15 MPa压力时水的体积减少量。
解
气体可压缩性
如上所述，气体的工作方式略有不同。
为了找出给定气体被限制在压力P和温度T下时n摩尔的体积，我们使用状态方程。在不考虑分子间作用力的理想气体的状态方程中，最简单的模型指出：
理想 PV = n。T
其中R是理想气体常数。
气体体积的变化可以在恒定压力或恒定温度下发生。例如，保持温度恒定，等温压缩率K T为：
代替先前定义固体概念时使用的符号“ delta”，对于气体用导数（在这种情况下是相对于P的偏导数，保持T恒定）描述。
因此，B T的等温压缩模量为：
绝热B 绝热压缩模量也很重要，因为它没有传入或传出的热流。
乙绝热 =γP
其中γ是绝热系数。有了这个系数，您可以计算出空气中的声速：
应用上面的公式，求出空气中的声速。
数据
空气的绝热压缩模量为1.42×10 5 Pa
空气密度为1,225 kg / m 3（在大气压和15ºC下）
解
代替使用可压缩模量，而是每单位压力变化的单位体积变化，真实气体的可压缩系数可能会很有趣，这是关于真实气体与理想气体的比较方式的另一种说明性概念：
其中Z是气体可压缩系数，取决于发现它的条件，通常是压力P和温度T的函数，可以表示为：
Z = f（P，T）
在理想气体Z = 1的情况下，对于实际气体，Z值几乎总是随压力而增加，而随温度而降低。
随着压力的增加，气态分子的碰撞更加频繁，它们之间的排斥力也随之增加。这可能导致实际气体的体积增加，从而Z> 1。
相反，在较低的压力下，分子可以自由移动，并且吸引力占主导。在这种情况下，Z <1。
对于1摩尔气体n = 1的简单情况，如果维持相同的压力和温度条件，则通过将先前的等式除以项，我们可以获得：
-解决运动5
在250ºK和15 atm的压力下有一种真实的气体，其摩尔体积比理想气体状态方程所计算的摩尔体积小12％。如果压力和温度保持恒定，请找到：
a）可压缩系数。
b）实际气体的摩尔体积。
c）哪种类型的力量占主导地位：吸引力还是排斥力？
解
a）如果实际体积比理想体积小12％，则表示：
V 实 = 0.88 V 理想
因此，对于1摩尔的气体，可压缩系数为：
Z = 0.88
b）为提供的数据选择合适的单位的理想气体常数：
R = 0.082 L.atm /摩尔K
摩尔体积是通过求解和替换值来计算的：
c）由于Z小于1，因此吸引力占主导地位。
参考文献
- Atkins，P.2008。物理化学。社论MédicaPanamericana。10-15
- Giancoli，D.，2006年。《物理：应用原理》。6 日。埃德·普伦蒂斯·霍尔（Ed Prentice Hall）。242-243和314-15
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- Rex，A.，2011年。《物理学基础》。培生教育。242-243。
- Tipler，P.（2006）科学与技术物理学。第五版，第1卷。社论评论。542。