Kas ir lielapjoma modulis?

Materiālus parasti var saspiest, ja tie tiek pakļauti ārējam spiedienam uz to virsmām. Materiāla tilpuma samazinājums noteiktā spiedienā dažādos materiālos ir ļoti atšķirīgs. Gāzes parasti ir visvieglāk saspiest zem spiediena, savukārt cietās vielas var saspiest salīdzinoši maz un ar lielām grūtībām. Tilpuma modulis ir materiāla īpašība, kas norāda materiāla izturības pret saspiešanu pakāpi. To var apzīmēt arī ar vairākiem citiem terminiem, piemēram, elastības tilpuma moduli, saspiešanas moduli un citiem.

Viens veids, kā to uzskatīt par saspiežamības savstarpēju attiecību. Augsts materiāla tilpuma modulis norāda uz salīdzinoši augstu izturību pret saspiešanu, kas nozīmē, ka to ir grūti saspiest. Zema vērtība norāda uz salīdzinoši mazu pretestību pret saspiešanu, kas nozīmē, ka materiāls ir salīdzinoši viegli saspiežams. Piemēram, tērauda tilpuma modulis ir par vairākām kārtām lielāks nekā gaisa, ko var salīdzinoši viegli saspiest ar gaisa kompresoru.

Materiāla tilpuma moduļa vērtības atšķiras atkarībā no tādiem faktoriem kā šī materiāla temperatūra vai tajā sajauktā gaisa daudzums. Materiālam uzkarstot, tā tilpums parasti palielināsies, tādējādi radot atvērtāku fizisko struktūru, ko ir vieglāk saspiest. Materiālā ieslodzīts gaiss ietekmē arī materiāla fizisko struktūru, tādējādi ietekmējot tā tilpuma moduli.

Dažus šķidrumus, piemēram, ūdeni vai hidraulisko šķidrumu, dažreiz sauc par nesaspiežamiem šķidrumiem. Tas nav stingri precīzs, taču, tā kā to saspiežamība ir salīdzinoši zema, dažos inženiertehniskos aprēķinos var neņemt vērā tilpuma moduli. Tomēr noteiktos apstākļos, piemēram, dažās augsta spiediena situācijās, tas ir jāņem vērā, lai nodrošinātu pareizu sistēmas konstrukciju un darbību.

Piemēram, hidrauliskās iekārtas darbība zem ļoti augsta spiediena var pasliktināties, ja sistēmas projektēšanā netiek ņemts vērā hidrauliskā šķidruma tilpuma modulis. Tas ir tāpēc, ka daļa enerģijas tiek iztērēta hidrauliskā šķidruma saspiešanai, nevis tieši darbam, ko veic iekārta. Šķidrumam sistēmā jābūt saspiestam līdz punktam, kas iztur turpmāku kompresiju, pirms tiks iedarbināta iekārta un slodze. Enerģijas novirzīšana no primārā uzdevuma var ietekmēt iekārtas stāvokli, tai pieejamo jaudu paredzētajai funkcijai, reakcijas laiku utt.

Tilpuma modulis retāk ir interesants raksturlielums attiecībā uz cietām vielām, jo ​​​​tās parasti ir ļoti grūti saspiest, taču tas ir nozīmīgs dažos gadījumos. Ātrums, ar kādu skaņa pārvietojas caur cietu vielu, daļēji ir atkarīgs no materiāla tilpuma moduļa. Enerģijas daudzums, ko var uzglabāt cietā vielā, ir saistīts arī ar šo īpašību, tāpēc tas ir būtisks zemestrīču un seismisko viļņu izpētē.
Kā matemātisku funkciju šī materiāla īpašība tiek izteikta kā pielietotā spiediena attiecība pret vielas tilpuma izmaiņām uz tilpuma vienību. Tādējādi tiek iegūta vērtība, kas izteikta tajās pašās vienībās, ko izmanto spiediena izteikšanai, jo tilpuma vienības izslēdzas. Grafiskā formā tas ir līknes slīpums, kas izveidots, attēlojot materiālam piemērotos spiedienus pret materiāla attiecīgajiem īpašajiem tilpumiem pie šiem spiedieniem.