Propiedades El�sticas de Vol�menes

Las propiedades el�sticas del vol�men de un material, determina cuanto se comprimir�, bajo una determinada cantidad de presi�n externa. La proporci�n entre el cambio de presi�n y la compresi�n de vol�men fraccional, se llama m�dulo de compresibilidad del material (en ingl�s m�dulo de bulk).

Un valor representativo para el m�dulo de compresibilidad del acero es Bacero = 160 x 109 n/m2 y para el agua es Bagua = 2.2 x 109 n/m2 El rec�proco del m�dulo de compresibilidad se llama compresibilidad de la substancia. La cantidad de compresi�n de s�lidos y l�quidos se ha visto que es muy peque�a.

El m�dulo de compresibilidad de un s�lido influye sobre la velocidad del sonido y otras ondas mec�nicas en el material. Tambi�n es un factor de la cantidad de energ�a almacenada en el material s�lido de la corteza de la Tierra. Esta acumulaci�n de energ�a el�stica se puede liberar violentamente durante un terremoto, de modo que el conocimiento del m�dulo de compresibilidad de los materiales que forman la corteza terrestre, es una parte importante en el estudio de los terremotos. El m�dulo de compresibilidad, es un factor en la velocidad de las ondas s�smicas de los terremotos.

Un dicho com�n es que el agua es un fluido incompresible. Esto No es estrictamente cierto, como lo indica su m�dulo de compresibilidad finito, pero la cantidad de compresi�n es muy peque�a. En el fondo del oc�ano Pac�fico, a una profundidad de 4000 metros, la presi�n es sobre unos 4 x 10⁷ N/m². A�n con esta presi�n, la compresi�n de vol�men fracional es solamente sobre 1,8% y esa presi�n para el acero es solo sobre 0,025%. Por lo tanto, es justo decir que el agua es casi incompresible.

Referencia: Halliday, Resnick, Walker, 5� Ed. Extendida.

John Hermance se�ala que para una imagen m�s precisa de la compresibilidad del agua, se debe tener en cuenta la temperatura. La raz�n por la que se puede citar la compresi�n del 1,8% de arriba es que la compresibilidad del agua a 20�C en la superficie es aproximadamente la misma que la compresibilidad a 4000m de profundidad si la temperatura en el fondo es de 5�C. La compresibilidad a esa presi�n y profundidad tiene un valor m�s alto debido a la temperatura m�s fr�a de la que habr�a tenido a 20� C. Usando los datos detallados de compresibilidad para el agua de la compilaci�n Fine & Millero, se puede ver que si la temperatura de fondo fuera de 5�C, la compresi�n ser�a de aproximadamente 1,82%, pero si fuera de 20� C, la cantidad de compresi�n ser�a de aproximadamente 1,66 %.

Otra forma de decirlo es que si la temperatura del fondo es de 5°C, la compresibilidad disminuir�a solo un 0,9% desde la superficie a la profundidad, mientras que si la temperatura del fondo tambi�n fuera de 20°C, la compresibilidad disminuir�a en aproximadamente un 9,6%.

El inter�s de Hermance en este cuadro detallado de compresibilidad proviene de la aplicaci�n a la compresibilidad del agua subterr�nea en el subsuelo de la Tierra. Este agua subterr�nea podr�a estar a una temperatura m�s alta, y el cambio en la compresibilidad es de considerable importancia para comprender el almacenamiento y la liberaci�n del agua subterr�nea de las grietas y poros en la roca, as� como los efectos de la hidrofractura, los terremotos, etc., en la corteza superior de la Tierra.

Referencia: Fine, R. A. and Millero, F. J., 1973. "Compressibility of water as a function of temperature and pressure", Journal of Chemical Physics 59(10):5529-5536. doi: 10.1063/1.1679903.

M�dulo de Young

Para la descripci�n de las propiedades el�sticas de objetos lineales, tales como alambres, varillas, vol�menes, que pueden ser tanto extendidos como comprimidos, un par�metro conveniente es la proporci�n entre la fuerza y la deformaci�n, par�metro llamado m�dulo de Young del material. El m�dulo de Young, puede usarse para predecir el estiramiento o la compresi�n de un objeto, siempre que la fuerza no sobrepase el l�mite el�stico del material.