आयतन गुणांक

Bulk modulus

भौतिकी में ,किसी पदार्थ के,बहाय दबाव के अधीन होने की अवस्था में, उस पदार्थ द्वारा,समान रूप से संपीड़न या आयतन परिवर्तन के प्रतिरोध, को आयतन गुणांक कहा जाता है। किसी अनजान पदार्थ की पहचान स्थापित करने में,यह एक महत्वपूर्ण माप है । यह माप उस पदार्थ पर ,किसी आरोपित दबाव (की अवस्था) से उत्पन्न हो सकने वाले, विरूपण की उस उच्च सीमा को निर्धारित करता है की जिससे दबाव परिवर्तन का सामना करने की उस पदार्थ (अथवा उस श्रेणी के पदार्थों) की क्षमता का वर्णन हो सके।

गणितीय रूप से

आयतन गुणांक ($K$) को परिणामी सापेक्ष आयतन परिवर्तन (${\frac {\Delta V}{V}}$) के लिए प्रयुक्त दबाव ($P$) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसे इस प्रकार व्यक्त किया गया है:

$K=-V*{\frac {(\Delta P)}{(\Delta V)}}$

जहाँ:

$K$ स्थूल गुणांक है,

$V$ पदार्थों का प्रारंभिक आयतन है,

$\Delta P$ दबाव में परिवर्तन है, और

${\frac {\Delta V}{V}}$ आयतन में सापेक्ष परिवर्तन है।

इकाइयाँ

आयतन गुणांक में दबाव की इकाइयाँ होती हैं, जैसे पास्कल ($Pa$) या पाउंड प्रति वर्ग इंच ($psi$)।

समस्थैतिक दबाव के माध्यम से एक समान्तर चतुर्भुज का विरूपण

आयतन गुणांक,यह समझने के लिए एक आवश्यक मापदण्ड है कि कोई पदार्थों संपीड़न या दबाव पर कैसे प्रतिक्रिया करती है। ऐसे पदार्थ जिनका बहुमात्रक मापांक उच्च माप (कोटि ) का है, कम मात्रा में संपीड़ित होते है और मात्रा इन पदार्थों में ,परिवर्तन के प्रति प्रतिरोध अधिक होता है । इसी प्रकार, लघु बहुमात्रक मापांक द्वारा पहचाने जाने वाले पदार्थ अधिक संपीड़ित होते हैं और दबाव की अवधि में ,महत्वपूर्ण मात्रा के आयामीय परिवर्तन से गुजरते हैं ।

पदार्थ के कठोरता अर्थात दबाव प्रतिरोधकता

किसी पदार्थों की कठोरता को , उसके आयतन गुणांक अर्थात दबाव प्रतिरोधकता को दर्शाता है। वे पदार्थों जिनके आयतन गुणांक उच्च होते हैं ,कम संपीड़ित होती हैं और दबाव में मात्रा परिवर्तन के प्रति अधिक प्रतिरोध प्रदर्शित करती हैं। इसके विपरीत, लघु आयतन गुणांक वाली पदार्थों अधिक संपीड़ित होती है और दबाव के अधीन होने पर बड़े मात्रा में परिवर्तन प्रदर्शित करती हैं ।

उदाहरण के लिए

धातु और कठोर सामग्री, जैसे ठोस पदार्थों में, पर उच्च आयतन गुणांकों होता है, जिसका अर्थ है कि उन्हें महत्वपूर्ण रूप से संपीड़ित करना मुश्किल होता है। इसके विपरीत, गैसों और तरल पदार्थों जैसे तरल पदार्थों के आयतन गुणांक प्रायः लघु होते हैं, जिससे उन्हें अधिक सरलता से संपीड़ित किया जा सकता है।

संक्षेप में

विज्ञान और इंजीनियरिंग के विभिन्न क्षेत्रों में आयतन गुणांक एक महत्वपूर्ण संपत्ति है। इसका उपयोग प्रत्यस्था , ध्वनिकी और द्रव यांत्रिकी के अध्ययन के साथ-साथ उन सामग्रियों, संरचनाओं और प्रणालियों के अभिकल्पन और विश्लेषण में किया जाता है, जिनमें दबाव या मात्रा में परिवर्तन शामिल होता है।