体积模量是一个常数，它描述了物质的抗压能力。它被定义为压力增加与材料体积减少之间的比率。与杨氏模量、剪切模量和胡克定律一起，体积模量描述了材料对应力或应变的响应。

通常，体积模量在方程式和表格中用K或B表示。虽然它适用于任何物质的均匀压缩，但它最常用于描述流体的行为。它可以用来预测压缩，计算密度，并间接指示物质内部化学键的类型。体积模量被认为是弹性特性的描述，因为一旦压力释放，压缩材料就会恢复到其原始体积。

体积模量的单位为帕斯卡（Pa）或牛顿/平方米（N/m2）（公制），或磅/平方英寸（PSI）（英制）。

流体体积模量（k）值表

固体（例如，钢为160 GPa；金刚石为443 GPa；固体氦为50 MPa）和气体（例如，恒温空气为101 kPa）有体积模量值，但最常见的表格列出了液体的体积模量值。以下是以英制和公制单位表示的代表值：

K值根据样品的物质状态以及某些情况下的温度而变化。在液体中，溶解气体的数量会极大地影响其价值。K的高值表示材料抵抗压缩，而低值表示在均匀压力下体积明显减小。体积模量的倒数是可压缩性，因此体积模量低的物质具有高压缩性。

查看表格后，你可以看到液态金属汞几乎是不可压缩的。这反映了与有机化合物中的原子相比，汞原子的大原子半径，以及原子的堆积。由于氢键作用，水也能抵抗压缩。

体积模量公式

材料的体积模量可通过粉末衍射测量，使用x射线、中子或电子瞄准粉末或微晶样品。可使用以下公式计算：

体积模量（K）=体积应力/体积应变

这等于压力变化除以体积变化除以初始体积：

体积模量（K）=（p1-p0）/[（V1-V0）/V0]

这里，p0和V0分别是初始压力和体积，p1和V1是压缩时测得的压力和体积。

体积弹性模量也可用压力和密度表示：

K=（p1-p0）/[（ρ1-ρ0）/ρ0]

这里，ρ0和ρ1是初始和最终密度值。

实例计算

体积模量可用于计算液体的静水压力和密度。例如，考虑海洋深处的海水，马里亚纳海沟。海沟底部低于海平面10994 m。

马里亚纳海沟中的静水压力可计算为：

p1=ρ*g*h

式中，p1为压力，ρ为海平面海水密度，g为重力加速度，h为水柱高度（或深度）。

p1=（1022 kg/m3）（9.81 m/s2）（10994 m）

p1=110 x 106 Pa或110 MPa

已知海平面压力为105 Pa，可计算沟槽底部的水密度：

ρ1=[（p1-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

你能从中看到什么？尽管马里亚纳海沟底部的水承受着巨大的压力，但它并没有受到很大的压缩！

来源

• 德容，马腾；陈伟（2015）。“绘制无机晶体化合物的完整弹性性质图”。科学数据。2: 150009. 内政部：10.1038/sdata.2015.9
• 吉尔曼，J.J.（1969年）。固体流动的微观力学。纽约：麦格劳·希尔。
• 凯特，查尔斯（2005年）。固体物理学导论（第8版）。ISBN 0-471-41526-X。
• 托马斯·考特尼（2013）。材料的机械性能（第二版）。新德里：麦格劳·希尔教育（印度）。ISBN 1259027511。