høytrykksfysikk

Artikkelstart

Høytrykksfysikk er den delen av fysikken som omhandler væskers og faste stoffers egenskaper når de utsettes for ekstremt høyt trykk der gasser ikke eksisterer. Høytrykksområdet regnes fra omtrent 1000 atmosfærers trykk (101 megapascal) og oppover. På materiale med en masse på om trent én milliondels (10–6) gram har man oppnådd varig trykk på én million (106) atmosfærer. Ved hjelp av sjokkbølger har man oppnådd kortvarige trykk på omtrent ti millioner atmosfærer.

Virkninger av høyt trykk

Væsker

For væsker er den mest markante virkningen av høyt trykk at viskositeten får en betydelig økning. Når trykket øker med 10 000 atmosfærer, kan viskositeten bli en million ganger større. Temperaturen der væsken fryser til fast form, frysepunktet, påvirkes også svært mye av trykket. For stoffer der den faste formen har større massetetthet enn væsken, stiger frysepunktet med trykket.

For stoffer slik som vann og is, der den faste formen har mindre massetetthet enn væsken (is flyter på vann), synker frysepunktet med trykket. Når trykket over vann økes fra én atmosfære til omtrent 2000 atmosfærer, synker vannets frysepunkt til omtrent –20 °C. Når trykket er over 2000 atmosfærer, krystalliserer vannet til en ny, fast form som har større massetetthet enn vannet. Ved 45 000 atmosfærers trykk er vannets frysepunkt 190 °C.

Faste stoffer

Faste stoffer er mindre kompressible enn væsker, det vil si at deres volum reduseres ikke så mye med økende trykk som for væsker. Når trykket over en væske økes fra én atosfære til omtrent 50 000 atmosfærer, reduseres volumet med om lag 20–50 prosent. Når trykket over for eksempel fast form av natrium økes til 200 000 atmosfærer, halveres volumet, og volumet til diamant som utsettes for det samme trykket, minsker bare med noen få prosent.

Mange faste stoffer opptrer i flere ulike faser, det vil si med ulike arrangementer av atomene og molekylene, etter hvert som trykket økes. Andre endringer kan også finne sted ved stor trykkøkning. For eksempel vil ferromagnetisk jern gå over til å bli paramagnetisk når trykket økes til litt over 100 000 atmosfærer, og mange halvledere går over til en metallisk fase med en konduktans (elektrisk ledningsevne) som er mer enn en million ganger større enn den stoffet har i sin ordinære fase som halvleder.

Apparatur

Den enkleste type apparat for å oppnå høytrykk er en sylinder med et stempel som presser på det stoffet som skal undersøkes. Ved å benytte et arrangement der dette stoffet plasseres i et hull i en metallplate, hvor to diamanter presses mot hverandre, har man oppnådd trykk på en million atmosfærer.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg