體積模量是彈性模量的一種，它用來反映材料的巨觀特性，即物體的體應變與平均應力（某一點三個主應力的平均值）之間的關係的一個物理量。
基本介紹
- 中文名：體積模量
- 外文名：bulk modulus，bulk moduli
- 別稱：體變模量
- 套用學科：物理、化學、工程等
- 適用領域範圍：自然學科
- 拼音：tǐ jī mó liàng
含義,單位,相關概念,晶體的體積模量,
含義
bulk modulus
材料在彈性變形階段，其應力和應變成正比例關係，也就是說滿足胡克定律，其比例係數稱為彈性模量，彈性模量是描述物質彈性的一個物理量，是一個總稱，包括“楊氏模量”、“剪下模量”、“體積模量”等。對於體積模量有時也稱體變模量。我們先假設，在
的壓強下體積為
。若壓強變化為
（ 是末態的壓強減去初態的壓強，當然 可正可負)，則體積變化為
（ 計算方法同前者，當然也可正可負）。則有
，
被稱為該物體的體積模量(modulus of volume elasticity)。如在彈性範圍內，則專稱為體積彈性模量，不難發現體積模量是一個正值。
單位
相關概念
晶體的體積模量
模型建立
晶體的體積模量與組成化學鍵的伸縮能力有關，結果許多工作都集中在研究化學鍵和體積模量的關係上。計算半導體體積模量的模型指示了晶體的體積模量與單位體積化學鍵的共價鍵能有關係，張思遠等利用化學鍵方法計算晶體的體積模量模型反映了體積模量與單位體積的晶格能有關〕，這些工作不但證明了化學鍵可以用來反映晶體的體積模量，而且給我們一個很好的啟示，即晶體的體積模量與單位體積的能量有關。
晶體的體積模量是材料的巨觀性質，它反映的是材料在彈性體系下對外界均一性壓縮的抵抗能力。在微觀水平下，晶體的體積模量是由化學鍵的強度和壓縮性來決定的，即晶體的體積模量是由化學鍵對壓縮的抵抗能力決定的。由於在壓縮過程中主要涉及價電子的變化，因此只要關注晶體中價電子的行為就可能理解晶體的體積模量。原子的電負性描述的就是原子與價電子的作用，其可以衡量原子對成鍵電子的抓電子能。從另一角度來看，原子的電負性越大，原子抓電子就越緊，價電子云在外力作用下就越難發生移動，因此在一定程度上原子的電負性可以表示原子對外界壓縮的抵抗能。進一步我們假設，兩個成鍵原子形成的化學鍵對外界壓縮的抵抗能可以用兩個原子的平均電負性來表示。由於原子在晶體中的環境與分子中的環境不同，每個原子都與個周圍原子形成化學鍵〔CN為原子的配位數，因此相當於每個化學鍵只有1/CN個原子參與成鍵。
對於極性共價晶體,其成鍵方式與純共價晶體不同。由於兩個成鍵原子的電負性不同造成了其在化學鍵上的價電子分布不均勻,降低了化學鍵對外界壓縮的抵抗能力,即化學鍵的極性對極性晶體的體積模量有弱化影響。原子的電負性越大,其吸引價電子的能力就越強,最終的結果就是價電子云分布不均勻和產生陰陽離子的電荷,即電負性不同的原子導致了極性鍵的產生。反過來,產生的離子電荷又對價電子具有吸引作用,緩解了由於極性引起的化學鍵對外界壓縮的抵抗能力的減弱作用,因此我們定義有效離子性反映的是價電子的不均勻分布造成的化學鍵對外界壓縮抵抗能力的實際減弱能力。
