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.
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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. |
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The bulk modulus of a solid influences the speed of sound and other mechanical waves in the material. また、地殻内の固体材料に蓄積されるエネルギー量の要因でもあります。 この蓄積された弾性エネルギーは、地震で激しく放出されることがあるので、地殻材料の体積弾性率を知ることは、地震の研究において重要なことなのです。 地震による地震波の速さには、体積弾性率が関係しているのです。
よく言われるのは、「水は非圧縮性の流体である」ということです。 これは、有限の体積弾性率が示すように、厳密には正しくないのですが、圧縮の量は非常に小さいのです。 水深約4000mの太平洋の海底では、約4×107N/m2の圧力がかかっている。 この巨大な圧力下でも、体積分率圧縮率は約1.8％に過ぎず、鉄の場合は約0.025％に過ぎない。 つまり、水はほぼ非圧縮性であると言ってよい。 参考文献 Halliday, Resnick, Walker, 5th Ed. Extended.
ジョン・ハーマンスは、水の圧縮性をより正確に把握するためには、温度を考慮する必要があると指摘しています。 1.8%の圧縮率が上記のように引用できるのは、地表で20℃の水の圧縮率は、底の温度が5℃であれば、深さ4000mでの圧縮率とほぼ同じだからである。 その圧力と深さでの圧縮率は、20℃のときよりも温度が低いため、高い値になっている。 Fine & Millero編集の水の詳細な圧縮率データを使うと、底の温度が5℃なら圧縮量は約1.82％、20℃なら約1.66％であることがわかります。
°C |
Atm |
per Mbar Atm
Atm
Atm
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at 400 bars |
別の言い方をすれば、底の温度が5℃であれば、圧縮率は表面から奥までわずか 0.9% 減少しますが、同じく 20℃なら圧縮率は約 9.6% 減少することになります。
Hermanceがこの詳細な圧縮率の図式に興味を持ったのは、地球の地下にある地下水の圧縮率への応用からです。 この地下水はより高温になる可能性があり、圧縮率の変化は、岩石の割れ目や孔からの地下水の貯蔵と放出、および地球の上部地殻における水圧破砕や地震などの影響を理解する上で、かなり重要な意味を持っています。
液体の圧縮性
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