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. Emellett a földkéreg szilárd anyagában tárolt energia mennyiségét is befolyásolja. Ez a felhalmozódott rugalmas energia egy földrengés során hevesen felszabadulhat, ezért a földkéreg anyagaira vonatkozó ömlesztési modulusok ismerete fontos része a földrengések tanulmányozásának. Az ömlesztési modulus a földrengésekből származó szeizmikus hullámok sebességének egyik tényezője.

Egy gyakori állítás, hogy a víz összenyomhatatlan folyadék. Ez nem teljesen igaz, amit a véges ömlesztési modulus jelez, de a kompresszió mértéke nagyon kicsi. A Csendes-óceán fenekén, körülbelül 4000 méteres mélységben a nyomás körülbelül 4 x 107 N/m2 . Még ilyen óriási nyomás alatt is csak kb. 1,8%-os a tört térfogati összenyomódás, az acél esetében pedig csak kb. 0,025%. Tehát joggal mondhatjuk, hogy a víz szinte összenyomhatatlan. Hivatkozás: Halliday, Resnick, Walker, 5. kiadás. Extended.

John Hermance rámutat, hogy a víz összenyomhatóságáról alkotott pontosabb képhez a hőmérsékletet is figyelembe kell venni. Az 1,8%-os összenyomhatóságot azért lehet fentebb idézni, mert a víz összenyomhatósága 20°C-os felszíni hőmérsékleten nagyjából megegyezik a 4000 m mélységben mért összenyomhatósággal, ha a hőmérséklet a fenéken 5°C-os. A tömöríthetőség ezen a nyomáson és mélységben a hidegebb hőmérséklet miatt magasabb értéket vesz fel, mint amilyen 20°C-on lett volna. A Fine & Millero összeállításából a vízre vonatkozó részletes tömöríthetőségi adatokat felhasználva látható, hogy ha a fenék hőmérséklete 5°C lenne, akkor a tömörítés mértéke körülbelül 1,82% lenne, de ha 20°C lenne, akkor a tömörítés mértéke körülbelül 1,66% lenne.

Egy másik megfogalmazás szerint, ha a fenék hőmérséklete 5°C, a tömöríthetőség csak 0,9%-kal csökkenne a felszíntől a mélységig, míg ha a fenék hőmérséklete is 20°C lenne, a tömöríthetőség körülbelül 9,6%-kal csökkenne.

Hermance érdeklődése e részletes összenyomhatósági kép iránt abból ered, hogy a Föld felszín alatti talajvíz összenyomhatóságára alkalmazza. Ez a talajvíz magasabb hőmérsékletű lehet, és a tömöríthetőség változása jelentős jelentőséggel bír a talajvíznek a kőzet repedéseiből és pórusaiból történő tárolásának és felszabadulásának, valamint a földkéreg felső részén a hidrofrakciók, földrengések stb. hatásainak megértésében.