आयतन गुणांक

Bulk modulus

आयतन गुणांक बाहरी दबाव के अधीन होने पर समान संपीड़न या आयतन परिवर्तन के लिए सामग्री के प्रतिरोध का एक माप है। यह महत्वपूर्ण विरूपण के बिना दबाव में मात्रा में परिवर्तन का सामना करने की सामग्री की क्षमता का वर्णन करता है।

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,

$V$ सामग्री का प्रारंभिक आयतन है,

$\Delta P$ दबाव में परिवर्तन है, और

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

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

आयतन गुणांक यह समझने के लिए एक आवश्यक पैरामीटर है कि कोई सामग्री संपीड़न या दबाव पर कैसे प्रतिक्रिया करती है। उच्च थोक मापांक वाली सामग्री कम संपीड़ित होती है और मात्रा परिवर्तन के प्रति अधिक प्रतिरोधी होती है, जबकि कम थोक मापांक वाली सामग्री अधिक संपीड़ित होती है और दबाव में महत्वपूर्ण मात्रा परिवर्तन से गुजरती है।

किसी सामग्री की कठोरता को , उसके स्थूल गुणांक अर्थात दबाव प्रतिरोधकता को दर्शाता है। वे सामग्री जिनके स्थूल गुणांक उच्च होते हैं ,कम संपीड़ित होती हैं और दबाव में मात्रा परिवर्तन के प्रति अधिक प्रतिरोध प्रदर्शित करती हैं। इसके विपरीत, लघु स्थूल गुणांक वाली सामग्री 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 स्थूल 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 स्थूल गुणांक प्रायः लघु होते हैं, जिससे उन्हें अधिक सरलता से संपीड़ित किया जा सकता है।

विज्ञान और इंजीनियरिंग के विभिन्न क्षेत्रों में स्थूल 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।