Bulk Elastic Properties

The bulk elastic properties of a material determine how much it will compress under a given amount of external pressure. The ratio of the change in pressure to the fractional volume compression is called the bulk modulus of the material.

A representative value for the bulk modulus for steel is and that for water is The reciprocal of the bulk modulus is called the compressibility of the substance. The amount of compressionof solids and liquids isseen to be very small.

The bulk modulus of a solid influences the speed of sound and other mechanical waves in the material. Je také faktorem ovlivňujícím množství energie uložené v pevném materiálu v zemské kůře. Tato nahromaděná elastická energie se může při zemětřesení prudce uvolnit, proto je znalost objemových modulů materiálů zemské kůry důležitou součástí studia zemětřesení. Objemový modul je faktorem ovlivňujícím rychlost seismických vln vznikajících při zemětřesení.

Běžným tvrzením je, že voda je nestlačitelná tekutina. To není striktně pravda, jak naznačuje její konečný objemový modul, ale velikost stlačení je velmi malá. Na dně Tichého oceánu v hloubce asi 4000 metrů je tlak asi 4 x 107 N/m2. I při tomto obrovském tlaku je zlomek objemového stlačení jen asi 1,8 % a u oceli by to bylo jen asi 0,025 %. Lze tedy říci, že voda je téměř nestlačitelná. Odkaz: Halliday, Resnick, Walker, 5. vydání. Extended.

John Hermance upozorňuje, že pro přesnější představu o stlačitelnosti vody je třeba vzít v úvahu teplotu. Důvod, proč lze výše uvést stlačitelnost 1,8 %, spočívá v tom, že stlačitelnost vody při teplotě 20 °C na povrchu je přibližně stejná jako stlačitelnost v hloubce 4000 m, pokud je teplota na dně 5 °C. Stlačitelnost při tomto tlaku a hloubce má kvůli nižší teplotě vyšší hodnotu, než by měla při 20 °C. S použitím podrobných údajů o stlačitelnosti vody z kompilace Fine & Millero je vidět, že pokud by teplota u dna byla 5 °C, byla by stlačitelnost přibližně 1,82 %, ale pokud by byla 20 °C, byla by velikost stlačitelnosti přibližně 1,66 %.

Jinak lze říci, že při teplotě dna 5 °C by se stlačitelnost od povrchu do hloubky snížila pouze o 0,9 %, zatímco pokud by teplota dna byla také 20 °C, stlačitelnost by se snížila přibližně o 9,6 %.

Hermanceův zájem o tento podrobný obraz stlačitelnosti vychází z aplikace na stlačitelnost podzemní vody v zemském podloží. Tato podzemní voda by mohla mít vyšší teplotu a změna stlačitelnosti má značný význam pro pochopení ukládání a uvolňování podzemní vody z puklin a pórů v hornině, jakož i účinků hydrofrakce, zemětřesení atd. ve svrchní části zemské kůry.