Modulus kompresi

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
(Dialihkan dari Modulus Bulk)
Lompat ke: navigasi, cari
Ilustrasi kompresi uniform

Modulus kompresi atau modulus curah (bahasa Inggris: bulk modulus; dengan lambang atau ) suatu zat adalah ukuran resistansi zat itu pada kompresi uniform. Didefinisikan sebagai rasio kenaikan tekanan infinitesimal terhadap penurunan relatif volume yang dihasilkan. Satuan SI modulus kompresi adalah pascal, dan bentuk dimensionalnya adalah M1L−1T−2.[1]

Definisi[sunting | sunting sumber]

Modulus kompresi dapat secara formal didefinisikan dengan persamaan

di mana adalah tekanan, adalah volume, dan melambangkan turunan tekanan terhadap volume. Secara ekuivalen:

di mana ρ adalah densitas dan dP/dρ melambangkan turunan tekanan terhadap densitas. Invers modulus kompresi adalah kompresibilitas zat tersebut.

Relasi termodinamika[sunting | sunting sumber]

Secara sempit, modulus kompresi adalah suatu kuantitas termodinamika, dan untuk memberi spesifikasi suatu modulus kompresi perlu diberi spesifikasi bagaimana suhu berubah-ubah ketika mengalami kompresi: suhu konstan (isotermik ), entropi konstan (adiabatik ), dan variasi-variasi lain mungkin terjadi. Pembedaan demikian khususnya relevan untuk gas.

Bagi suatu gas ideal, modulus kompresi adiabatik dihitung dengan

dan modulus kompresi isotermal dihitung dengan

di mana

γ adalah indeks adiabatik, kadangkala disebut κ.
P adalah tekanan.

Bilamana gas itu bukan ideal, persamaan-persamaan ini hanya memberi perkiraan modulus kompresi. Dalam suatu cairan, modulus kompresi K dan densitas ρ ditentukan oleh kecepatan suara c (pressure waves), menurut rumus Newton-Laplace

Dalam benda padat, dan mempunyai nilai yang hampir sama. Benda padat juga dapat menahan gelombang transvers: untuk bahan-bahan semacam ini satu modulus elastik tamabahan, misalnya modulus geser, dibutuhkan untuk menentukan kecepatan gelombang.

Pengukuran[sunting | sunting sumber]

Modulus kompresi dapat diukur menggunakan difraksi bubuk di bawah tekanan. Ini merupakan sifat suatu cairan yang menunjukkan kemampuan untuk mengubah volume di bawah tekanan.

Sejumlah nilai tertentu[sunting | sunting sumber]

Perkiraan modulus kompresi (K) untuk bahan-bahan umum
Bahan Modulus kompresi dalam GPa Modulus kompresi dalam psi
Kaca (lihat juga diagram di bawah tabel) 35 to 55 5,8×106
Baja 160 23×106
Berlian (pada 4K) [2] 443 64×106
Pengaruh penambahan komponen kaca tertentu pada modulus kompresi kaca dasar.[3]

Suatu bahan dengan modulus kompresi 35 GPa kehilangan satu persen volumenya ketika diberi tekanan eksternal sebesar 0,35 GPa (~3500 Bar).

Perkiraan modulus kompresi (K) untuk bahan-bahan lain
Air 2,2×109 Pa (nilai meningkat pada tekanan yang lebih tinggi)
Metanol 8,23×108 Pa (pada 20 °C dan 1 Atm)
Udara 1,42×105 Pa (modulus kompresi adiabatik)
Udara 1,01×105 Pa (modulus kompresi pada suhu konstan)
Helium padat 5×107 Pa (perkiraan)

Referensi[sunting | sunting sumber]

  1. ^ "Bulk Elastic Properties". hyperphysics. Georgia State University. 
  2. ^ Page 52 of "Introduction to Solid State Physics, 8th edition" by Charles Kittel, 2005, ISBN 0-471-41526-X
  3. ^ Fluegel, Alexander. "Bulk modulus calculation of glasses". glassproperties.com. 
Rumus konversi
Bahan-bahan elastik linear isotropik homogen mempunyai sifat-sifat elastik yang secara unik ditentukan oleh dua dari modulus di atas; jadi, dengan mengetahui dua di antaranya, modulus elastik yang lain dapat dihiung menurut rumus-rumus ini.
Notes


Ada dua pemecahan valid.
Tanda plus mengarah kepada .
Tanda minus mengarah kepada .

Tidak dapat digunakan bilamana