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Concept
Compressibilité
Résumé
La compressibilité est une caractéristique d'un corps quantifiant sa variation relative de volume sous l'effet d'une pression appliquée. La compressibilité est une grandeur intensive homogène avec l'inverse d'une pression, elle s'exprime en (Pa étant le pascal).
Cette définition doit être complétée car sous l'effet d'une compression les corps ont tendance à s'échauffer. On définit donc une compressibilité isotherme, pour un corps restant à température constante, et une compressibilité isentropique (ou adiabatique), pour un corps restant à entropie constante. Les deux coefficients ainsi définis sont reliés aux capacités thermiques du corps par la relation de Reech.
Le deuxième principe de la thermodynamique induit que la compressibilité d'un corps stable ne peut être que positive : le volume d'un corps doit diminuer lorsque l'on augmente la pression. Une compressibilité négative ou nulle induit un corps instable, à moins que cette instabilité ne soit compensée par d'autres phénomènes ou forces : une telle propriété est donc difficile à observer. La compressibilité est une propriété tensorielle, elle dépend de la direction dans laquelle la force de pression est appliquée. Des cas de compressibilité négative dans une (compressibilité linéaire) ou deux (compressibilité planaire) directions ont été observées expérimentalement, la trace du tenseur restant cependant positive.
La compressibilité isotherme des gaz est très élevée ( à ), elle est faible pour les liquides ( à ) et très faible pour les solides ( à ).
Le coefficient de compressibilité isotherme, que l'on note le plus souvent (le Green Book de l'UICPA, page 56, préconise la notation ), est défini par la relation :
Coefficient de compressibilité isotherme :
ou encore, en fonction de la masse volumique :
avec :
la pression ;
la température absolue ;
le volume ;
la masse volumique.
Le coefficient de compressibilité isentropique, que l'on note le plus souvent (le Green Book de l'UICPA, 56, préconise la notation ), est défini par la relation :
Coefficient de compressibilité isentropique :
avec :
la pression ;
l'entropie ;
la température absolue ;
le volume.
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