体積弾性率 vs ヤング率

すべての物質/材料は原子でできている。原子の種類や数、原子のつながりは材料ごとに異なり、それが個々のユニークな性質を決定している。いくら原子が集まってある物質ができたとしても、原子が隙間なくコンパクトに並んでいるわけではありません。原子間の引力と斥力は、常に一定の間隔を保っている。したがって、どんな物質でも、どんなにコンパクトでも、原子と原子の間には十分すぎるほどの空間があるのです。私たちは、物質を大きく「固体」「液体」「気体」の3つに分類しています。原子の配列が違うのです。固体は原子が非常にコンパクトに配置されているのに対し、気体は原子が大きな体積の中に分散しており、相互作用が非常に小さい。液体では、固体と気体の中間的な相を見ることができる。

体積弾性率

一様な外圧にさらされると、ほとんどの物質は体積が減少する。しかし、この減少は直線的なカーブではなく、圧力の上昇に伴って指数関数的に体積が減少していく。嵩比重は圧縮率の逆数であり、言い換えれば圧縮に対する抵抗力を示す指標である。さらに、物質の弾性的な性質も記述されている。

体積弾性率は、体積を1/eにするのに必要な圧力の増加として定義することができる。物質は圧縮されるとき、その原子の配置によって圧縮に対する一定の抵抗力を持つようになる。体積弾性率は、物質の一様な圧縮に対する抵抗力を表す。パスカル/バールなどの圧力の単位で測定されます。体積弾性率は、固体物質の体積が圧力の関数として変化する概念を表しています。固体の場合、体積弾性率は流体の圧縮性を示す特性でもある。かなり圧縮性のある流体は体積弾性率が低く、やや圧縮性のある流体は体積弾性率が高い。ここで、かさ比重Kの計算式を示します。

K = -V (∂P/∂V)

物質の体積は圧力になる。

鋼の体積弾性率は1.6×1011pとガラスの3倍であり、鋼の方が3倍圧縮されやすい。

ヤング率

弾性係数は、一方向のみの弾性係数を記述する。例えば、金属の棒を片側から伸ばしたり、圧縮したりすると、元の長さに戻る（あるいは元の長さに近づく）性質があります。これは、金属がどれだけの張力や圧縮に耐えられるかを示すものである。ヤング率とは、このような物質の弾性的な性質を示す指標である。Young'sは、物理学者がヤングの弾性率から名付けたものです。これは弾性係数とも呼ばれる。ヤング率には、体積弾性率の圧力単位もあります。ヤング率Eは以下のように計算されます。

E=引張応力/引張ひずみ