Aukšto slėgio reiškiniai, fizikinių, cheminių ir struktūrinių savybių pokyčiai, kuriuos patiria didelis slėgis. Taigi slėgis tarnauja kaip universalus įrankis tyrinėjant medžiagas, o ypač svarbus tiriant uolienas ir mineralus, sudarančius gilų Žemės ir kitų planetų vidų.
Slėgis, apibrėžiamas kaip tam tikroje srityje veikiama jėga, yra termocheminis kintamasis, sukeliantis fizinius ir cheminius pokyčius, palyginamus su labiau žinomu temperatūros poveikiu. Pvz., Skystas vanduo virsta kietu ledu, kai atšaldomas iki žemesnės nei 0 ° C (32 ° F) temperatūros, tačiau ledas gali būti gaminamas ir kambario temperatūroje, suspaudžiant vandenį iki maždaug 10 000 kartų didesnio nei atmosferos slėgis. Panašiai vanduo virsta dujine forma aukštoje temperatūroje arba žemoje slėgyje.
Nepaisant paviršinio panašumo tarp temperatūros ir slėgio, šie du kintamieji iš esmės skiriasi tuo, kaip jie veikia medžiagos vidinę energiją. Temperatūros svyravimai atspindi kinetinės energijos pokyčius ir tokiu būdu vibruojančių atomų termodinaminį elgesį. Padidėjęs slėgis, kita vertus, keičia atominių ryšių energiją, priversdamas atomus arčiau vienas kito, mažesniu tūriu. Taigi slėgis yra galingas atominės sąveikos ir cheminio sujungimo zondas. Be to, slėgis yra svarbi priemonė tankioms struktūroms, įskaitant labai kietas medžiagas, naujas sukietėjusias dujas ir skysčius, ir į mineralus panašias fazes, kurios, kaip įtariama, vykti giliai Žemėje ir kitose planetose, sintetinti.
Įvesta daugybė slėgio matavimo vienetų, kurie literatūroje kartais yra painūs. Dažnai cituojama atmosfera (atm; apytiksliai 1,034 kilogramo vienam kvadratiniam centimetrui [14,7 svaro už kvadratinį colį], prilygstančiam maždaug 760 milimetrų [30 colių] gyvsidabrio svoriui) ir strypo (atitinkančio vieną kilogramą kvadratiniam centimetrui). Atsitiktinai šie vienetai yra beveik vienodi (1 baras = 0,987 atm). Paskalis, apibūdinamas kaip vienas niutonas kvadratiniam metrui (1 Pa = 0,00001 baras), yra oficialus SI (Système International d'Unités) slėgio vienetas. Nepaisant to, paskalis nebuvo visuotinai pripažintas aukšto slėgio tyrinėtojų, galbūt dėl to, kad nepatogiai reikia aprašyti aukšto slėgio rezultatus gigapaskaliu (1 GPa = 10 000 barų) ir terapascal (1 TPa = 10 000 000 barų).
Kasdieninėje praktikoje didesnis nei aplinkos slėgis yra, pavyzdžiui, greitpuodžiuose (apie 1,5 atm), pneumatinėse automobilių ir sunkvežimių padangose (paprastai nuo 2 iki 3 atm) ir garų sistemose (iki 20 atm). Tačiau medžiagų tyrimų kontekste „aukštas slėgis“ paprastai reiškia slėgį nuo tūkstančių iki milijonų atmosferų.
Didelio slėgio materijos tyrimai yra ypač svarbūs planetų kontekste. Objektai, esantys giliausiame Ramiojo vandenyno griovyje, yra veikiami maždaug 0,1 GPa (maždaug 1 000 atm), tai yra lygus slėgiui po trijų kilometrų uolienos kolona. Slėgis žemės centre viršija 300 GPa, o didžiausių planetų - Saturno ir Jupiterio - slėgis apskaičiuotas atitinkamai maždaug 2 ir 10 TPa. Viršutiniame kraštutinume slėgis žvaigždžių viduje gali viršyti 1 000 000 000 TPa.
Gamina aukštą slėgį
Mokslininkai tiria medžiagas esant dideliam slėgiui, apimdami mėginius specialiai tam skirtose mašinose, kurios veikia jėgą mėginio plote. Iki 1900 m. Šie tyrimai buvo atlikti gana neapdoroto geležies arba plieno cilindruose, paprastai su santykinai neefektyviais varžtais. Maksimalus laboratorinis slėgis buvo apytiksliai 0,3 GPa, o balionų sprogimai buvo dažnas ir kartais žalingas įvykis. Dramatiškus aukšto slėgio prietaisų ir matavimo metodų patobulinimus pristatė amerikiečių fizikas Percy Williamsas Bridgmanas iš Harvardo universiteto Kembridže, Masačusetsas. 1905 m. Bridgmanas atrado slėginių mėginių, įskaitant dujas ir skysčius, pakavimo metodą taip, kad sandarinimas būtų uždaromas. tarpiklis visada patyrė didesnį slėgį nei tiriamasis mėginys, tokiu būdu mėginys buvo suvaržytas ir sumažinta eksperimento nesėkmės rizika. Bridgmanas ne tik reguliariai pasiekdavo slėgį, viršijantį 30.000 atm, bet ir mokėdavo skysčių bei kitų sunkių mėginių.
