Давление в газах имеет тепловое происхождение: оно связано с передачей импульса находящимися в тепловом движении молекулами (при их столкновениях). В конденсированных фазах (жидкостях, твёрдых телах) различают упругую и тепловую составляющие Д. в. Первая, называемая «холодным» давлением ( p _x) ,связана с упругим взаимодействием частиц при уменьшении объёма тела, а вторая - с их тепловым движением, обусловленным повышением температуры при сжатии. При статическом сжатии тепловая составляющая много меньше упругой, при сжатии в сильной ударной волне обе составляющие сравнимы по величине, их сумму называют «горячим» давлением ( p _r) .

 Уменьшение межатомных (межмолекулярных) расстояний при сжатии приводит в конечном счёте к деформации молекул и внешних электронных оболочек атомов, к изменению характера межатомных взаимодействий, что неизбежно сказывается на физических и химических свойствах вещества. Например, при статическом сжатии в пределах нескольких кбарили первых десятков кбаризменяются условия взаимной растворимости газов (см. Растворы ) ;плотность газов сравнивается с плотностью жидкостей, жидкости затвердевают (при комнатной температуре и давлении до 30-50 кбар) ;многие кристаллические вещества испытывают превращения с образованием новых кристаллических форм (полиморфные превращения); наблюдаются переходы твёрдых диэлектриков и полупроводников в металлическое состояние и т. д.

В  РљРѕРіРґР° плотность вещества становится РІ 10 Рё более раз выше плотности твёрдых тел РїСЂРё нормальных условиях, что соответствует давлению ~ 10 ¹² кбар,зависимость плотности r РѕС‚ «холодного» давления приближается Рє предельной Рё для всех веществ оказывается одинаковой: r ^5/3 ~p _x.Р’ принципе, РїСЂРё столь высоких давлениях СЏРґСЂР° полностью ионизованных атомов РјРѕРіСѓС‚ сближаться Рё, преодолев потенциальный барьер,вступать РІ ядерные реакции.

 При достаточно высоких давлениях, но температурах ниже температуры вырождения вещество переходит в вырожденное состояние, при котором энергия и давление не зависят от температуры (см. Вырожденный газ, Вырождения температура).

 Ниже описываются некоторые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел в экспериментально доступном диапазоне Д. в. При Д. в. до 30-50 кбарисследуются вещества во всех агрегатных состояниях. При больших Д. в. главным объектом физических исследований является твёрдое тело.

  Физические свойства индивидуального вещества в твёрдом состоянии могут быть разделены на три основные группы. К 1-й группе относят свойства, связанные с т. н. явлениями на молекулярном уровне: движением атомов (молекул), точечных дефектов в кристаллах, дислокацийи т. д. Этими явлениями определяются, например, диффузия, фазовые переходы,разрушение под действием механических нагрузок и ряд др. физических свойств твёрдого тела. Ко 2-й группе относят свойства, определяемые характером основного (невозбуждённого - см. Твёрдое тело ) состояния кристалла, т. е. взаимным расположением атомов, средним расстоянием между ними и колебаниями кристаллической решётки при абсолютном нуле температуры: упругость, сжимаемость, электропроводностьметаллов, ферромагнетизм.К 3-й группе - свойства, связанные в первую очередь с видом возникающих в твёрдом теле элементарных возбуждений - квазичастиц ( фононов, экситонови др.) и их взаимодействием (например, зависимость сжимаемости, электропроводности, магнитных эффектов от температуры, магнитного поля, электромагнитного излучения и др. внешних параметров). Теоретическое описание последней группы свойств возможно лишь для тел, имеющих температуру, близкую к абсолютному нулю, поэтому большое значение имеют опыты при Д. в. и сверхнизких температурах. Микроскопическая теория влияния Д. в. на первые две группы свойств развита недостаточно, но имеется довольно обширный экспериментальный материал.

В  РќР° СЂРёСЃ. 3-6 приведены зависимости РѕС‚ давления объёма (плотности) веществ РІ газообразном, жидком Рё твёрдом состояниях. После снятия Р”. РІ. первоначальный объём газов, жидкостей Рё твёрдых тел (РЅРµ содержащих РїРѕСЂ Рё посторонних включений) восстанавливается. Свойство тел обратимо изменять СЃРІРѕР№ объём РїРѕРґ давлением называется сжимаемостью или объёмной упругостью. Сжимаемость обусловлена действием межатомных СЃРёР» Рё поэтому является важнейшей характеристикой вещества. Наибольшей сжимаемостью обладают газы. Плотность газов РїРѕРґ Р”. РІ. РІ 10 кбарувеличивается РІ сотни раз (РїСЂРё комнатной температуре), жидкостей РІ среднем РЅР° 20-30%, твёрдых тел - РЅР° 0,5-2%. РЎ ростом давления сжимаемость уменьшается - кривые РЅР° графиках становятся более пологими. РџСЂРё 30-50 кбарсжимаемость большинства исследованных жидкостей различается РЅРµ более чем РЅР° 10% Рё приближается (РїСЂРё РЅРµ очень высоких температурах) Рє сжимаемости твёрдой фазы. Наименее сжимаемы вещества СЃ наиболее сильной межатомной СЃРІСЏР·СЊСЋ (например, алмаз, Р° РёР· металлов - тугоплавкие РёСЂРёРґРёР№ Рё рений) ( СЂРёСЃ. 5, 6 ). РџСЂРё наибольшем достигнутом динамическом Р”. РІ. ( ~3( 10 ⁴кбар) плотность железа Рё свинца увеличивается соответственно РІ 2,5 Рё 3,3 раза. Простые вещества (химические элементы), имеющие больший атомный объём, имеют Рё большую сжимаемость. Атомный объём является периодической функцией атомного номера Z элемента (СЃРј. Атом ) .Поэтому СЃ ростом давления периодичность зависимости атомного объёма (Рё сжимаемости) РѕС‚ Z сглаживается ( СЂРёСЃ. 7 ), что отражает изменение строения внешних электронных оболочек атомов Рё свидетельствует РѕР± изменении физических Рё химических свойств элементов РїРѕРґ Р”. РІ.

  Увеличение плотности и уменьшение сжимаемости вещества под Д. в. приводит к росту скорости упругих волн (скорости звука): у металлов, ионных кристаллов при 10 кбар -на несколько процентов, у газов - в несколько раз. При динамическом Д. в. в несколько тыс. кбарскорость упругих волн в металлах возрастает примерно в 2 раза. С увеличением плотности газов и жидкостей растет их вязкость. В отличие от большинства др. свойств, зависимость вязкости от давления имеет положительную производную: при последовательном росте Д. в. на определённую величину увеличение вязкости возрастает ( рис. 8 ).

  У кристаллических тел Д. в. увеличивает пластичность: при одноосном растяжении (сжатии) разрушение наступает, как правило, после большей деформации, чем при атмосферном давлении. Характер излома малопластичных металлов под Д. в. меняется от хрупкого к вязкому ( рис. 9 ), несколько увеличивается и прочность. Это объясняется тем, что Д. в. способствует залечиванию дефектов строения (микротрещин и др.) в процессе пластического деформирования кристаллических тел. При сдвиге под Д. в. у металлов и ионных кристаллов с ростом давления наблюдается рост сопротивления сдвигу (например, y NaCI в интервале 10-50 кбарпримерно в 3,3 раза), а у горных пород и стекол наблюдаются разупрочнение, потеря сплошности и др. явления.

  Резкое изменение физических свойств, например плотности ( рис. 10 ) или электрического сопротивления ( рис. 11 ), наблюдается у твёрдых тел при фазовых переходах под Д. в. (полиморфных превращениях, плавлении).

  �з двух кристаллических модификаций одного и того же вещества большей плотностью обладает модификация, устойчивая при более высоком давлении. Разница в плотности двух модификаций может достигать 30-40%, но в большинстве случаев она меньше. В отличие от плотности, электрическое сопротивление металлов при полиморфных переходах может как уменьшаться, так и возрастать. Скачки электрического сопротивления некоторых металлов (например, Bi и Ba, см. рис. 11 ) при полиморфных переходах используются для градуировки аппаратуры Д. в. (см. ниже). Обычно при снижении Д. в. происходит обратное превращение и вещество возвращается в менее плотную модификацию. Методом рентгеновского структурного анализа установлено, что, как правило, под Д. в. образуются структуры, известные для др. элементов и соединений при нормальных условиях. Многие полиморфные превращения осуществляются при совместном воздействии Д. в. и высоких температур. В этих случаях более плотную модификацию часто удаётся сохранить в нормальных условиях, применив закалку под Д. в. Для этого сначала резко снижают температуру, а затем давление (до атмосферного). Закалкой пользуются, в частности, при синтезе алмаза, боразона, многих минералов.

В  РџРѕ экспериментальным данным Рѕ давлении фазовых переходов РїСЂРё различных температурах строят С‚. РЅ. фазовые диаграммы, изображающие области стабильности кристаллических модификаций Рё расплава индивидуальных веществ ( СЂРёСЃ. 12 ). температура плавления ( Рў _РїР») большинства веществ возрастает СЃ давлением ( СЂРёСЃ. 13 ). РЈ NaCI Рё KCl, которые РїСЂРё атмосферном давлении плавятся РїСЂРё температуре около 800В°C, РїСЂРё динамическом сжатии плавление наблюдалось РїСЂРё 3200В°C (540 кбар) Рё 3500В°C (330 кбар) соответственно. Весьма значительно повышение температуры плавления СЃ давлением Сѓ органических веществ; Сѓ бензола, например, РїСЂРё атмосферном давлении Рў _РїР»=5°С, Р° РїСЂРё 11 кбар Рў _РїР»=200В°C. Р�звестны С‚. РЅ. аномальные вещества (H ₂O, Bi, Ga, Ge, Si Рё РґСЂ.), Сѓ которых Рў _плв определённом интервале Р”. РІ. понижается СЃ ростом давления, С‚. Рє. жидкая фаза Сѓ этих веществ плотнее соответствующей ей кристаллической модификации. После полиморфного перехода СЃ образованием более плотной кристаллической модификации С…РѕРґ РєСЂРёРІРѕР№ плавления этих веществ становится нормальным (Сѓ РІРѕРґС‹, например, выше 2 кбар,Сѓ Bi ~ 18 кбар) .

 Электрическое сопротивление СЂСЏРґР° металлов РїРѕРґ Р”. РІ. уменьшается (Сѓ РЎРѕ, Ag, A1 Рё РґСЂ. РЅР° 15-20% РїСЂРё 100 кбар,СЃРј. СЂРёСЃ. 14 ). Качественно это объясняется уменьшением амплитуды колебаний атомов РІ кристаллической решётке Рё соответствующим уменьшением рассеяния решёткой электронов проводимости. РЈ щелочных, щёлочноземельных, редкоземельных металлов зависимость электрического сопротивления РѕС‚ Р”. РІ. сложнее (СЃРј. СЂРёСЃ. 11 ), что обусловлено изменением РїРѕРґ действием давления формы Ферми поверхности Рё перекрытием энергетических Р·РѕРЅ твёрдого тела. РЈ полупроводников Рё диэлектриков РїСЂРё Р”. РІ. появляется характерная для металлов высокая электропроводность (электроны благодаря перекрытию энергетических Р·РѕРЅ переходят РёР· С‚. РЅ. валентной Р·РѕРЅС‹ РІ Р·РѕРЅСѓ проводимости). Р�зменение типа проводимости может носить как постепенный (РїРѕРґ РїСЂРё 160-240 кбар) ,так Рё резкий характер (селен около 130 кбар) .Тенденция Рє переходу РІ металлическое состояние является, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, общей для всех веществ РїСЂРё достаточно высоких давлениях. Например, Сѓ серы переход РІ металлическое состояние наблюдается РїСЂРё 200 кбар,для РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° вычисленное значение Р”. РІ. появления металлической проводимости составляет ~(1-2)В·10 ³ кбар,для РіРёРґСЂРёРґР° лития ~(25-30)В·10 ⁴ кбар,гелия ~9В·10 ⁴ кбар.Р�РЅРѕРіРґР° смещение энергетических Р·РѕРЅ РІ определённом интервале давлений вызывает обратный эффект, например металлический иттербий РІ интервале 20-40 кбарведёт себя как полупроводник, Р° РїСЂРё дальнейшем повышении Р”. РІ. испытывает полиморфный переход СЃ образованием РЅРѕРІРѕР№ металлической модификации.

  Электронная структура твёрдых тел под Д. в. исследуется также оптическими метолами и методами, использующими ряд тонких физических эффектов (см. Холла эффект, Циклотронный резонанс, Мёссбауэра эффект) .Сведения об электронном строении металлов и взаимодействии электронов с фонолами под Д. в. дают также исследования сверхпроводимости. температура перехода металлов и сплавов в сверхпроводящее состояние под действием Д. в. изменяется: понижается у всех непереходных металлов (например, у Sn, In, AI, Cd, Zn) и повышается у ряда переходных металлов (Nb, V, Ta, La, U и др.) и некоторых сплавов. Некоторые простые вещества (Si, Ge, Te, Se, Р), не относящиеся к сверхпроводникам при атмосферном давлении, имеют при Д. в. сверхпроводящие модификации. Образование таких модификаций у Si, Ge, Te (полупроводников в нормальных условиях) происходит, соответственно, при 120, 115 и 45 кбар.К наиболее известным магнитным эффектам Д. в. относится сдвиг температуры превращения ферромагнетика в парамагнетик ( Кюри точки, рис. 15).

  Способы создания Д. в. Динамические Д. в. получают с помощью взрыва, искрового разряда, импульсного изменения магнитного поля и главным образом инерционных методов - торможения сжимаемым телом др. тела, летящего с большой скоростью.

В  РџСЂРё резком Рё значительном смещении поверхности тела, вызванном РѕРґРЅРёРј РёР· этих СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРІ, возникает ударная волна. Ударное сжатие сопровождается значительным разогревом вещества: температура поваренной соли Рё свинца, сжатых РґРѕ 1000 кбар,составляет -~9В·10 ³В°C, Р° меди Рё вольфрама, соответственно, 1500 Рё 750В°C. РџСЂРё неограниченном возрастании давления степень сжатия Р·Р° фронтом ударной волны РЅРµ превосходит некоторого предельного значения (для металлов 5-7 РІ зависимости РѕС‚ температуры). Это обусловлено ростом давления РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј Р·Р° счёт его «тепловой» составляющей. Р’ изотермическом Рё изоэнтропийном процессах этого ограничения нет.

  Путём динамического сжатия можно достигать Д. в. в несколько десятков раз большего, чем статическими методами. Однако время действия динамических давлений ограничивается тысячными долями сек., тогда как в случае статического Д. в. его можно удерживать в течение часов и даже дней при заданном температурном режиме.

В  Статические Р”. РІ. получают механическими или тепловыми методами. Р’ первых используют: Р°) насосы Рё компрессоры,которыми сжимаемое вещество (жидкость или газ) нагнетается РІ замкнутый объём или проточную систему; известны конструкции гидравлических компрессоров РЅР° давления РґРѕ 16 кбар;Р±) аппараты, РІ которых масса сжимаемого вещества остаётся постоянной (или почти постоянной), Р° объём, занимаемый этой массой, уменьшается РїРѕРґ действием внешних СЃРёР»; аппараты этого типа позволяют получать максимальные (РґРѕ ~ 2В·10 ³ кбар) статические давления, принцип РёС… действия весьма РїСЂРѕСЃС‚: большая сила, создаваемая обычно гидравлическим прессом,сосредоточивается РЅР° малой площади, РЅР° которой Рё развивается Р”. РІ. (СЃРј. СЂРёСЃ. 16 ).

  В установках по схеме рис. 16 , а (типа «цилиндр - поршень») Д. в. создаётся в цилиндре, в который под действием внешней силы вдвигается поршень. В таких аппаратах для передачи Д. в. можно применять твёрдые тела, жидкости и газы. Предел применимости аппаратов типа, изображенного на рис. 16 , а ,ограничивается прочностью материала поршней из твёрдых сплавов и составляет ~50 кбар.

 Д. в., превосходящее предел прочности конструкционных материалов, достигается применением ряда способов усиления конструкций: 1) поддержкой всей установки или наиболее нагруженных её элементов сжатым пластичным веществом или жидкостью; 2) созданием системы напряжений сжатия в поршнях за счёт упругой деформации сосуда, который в свою очередь скрепляется набором напрессованных снаружи колец; 3) уменьшением напряжений в стенках сосуда делением их на секторы (многопуансонные установки, в которых подвижные пуансоны являются одновременно стенками камеры, рис. 16 , б - е) .Комбинация способов 1) и 2) позволяет повысить Д. в. в аппаратах с цилиндрическими поршнями до 70- 100 кбар.

В Р’ аппаратах СЃ коническими или пирамидальными пуансонами реализуются РІСЃРµ три СЃРїРѕСЃРѕР±Р°. Р”. РІ. создаётся РІ РЅРёС… сближением 2,3,4,6 Рё более пуансонов, которые смыкаются РїРѕРґ углом Рє направлению действия силы. Р’ этих аппаратах для передачи давления используют известняк, тальк, Р±РѕСЂ Рё РґСЂ. твёрдые вещества. РќР° установках такого типа проводились измерения оптического поглощения (через алмазные пуансоны) РґРѕ 160-170 кбар,эффекта Мёссбауэра РґРѕ ~ 250 кбар,сжимаемости (рентгеноструктурным методом) Рё электропроводности РґРѕ 500 кбар.Р’ двухступенчатых многопуансонных аппаратах было получено статическое давление около 2•10 ³ кбар,РїСЂРё котором исследовались необратимые изменения плотности стекол.

  В камерах с твёрдой сжимаемой средой Д. в. определяется либо расчётным путём (в камерах по схеме 16 , а), либо с помощью градуировки (в более сложных камерах). Градуировка заключается в установлении зависимости давления в сжатой среде от усилия, приложенного к пуансонам. Градуировка может, например, производиться по скачкам электрического сопротивления, сопровождающим полиморфные переходы в некоторых металлах. Задача градуировки камер пока полностью не решена.