Pojavi pod visokim pritiskom, spremembe fizikalnih, kemijskih in strukturnih lastnosti, ki so podvržene visokemu tlaku. Tlak tako služi kot vsestransko orodje pri raziskovanju materialov, še posebej pomemben pa je pri preiskovanju kamnin in mineralov, ki tvorijo globoko notranjost Zemlje in drugih planetov.
Tlak, opredeljen kot sila, ki deluje na območje, je termokemijska spremenljivka, ki povzroči fizikalne in kemijske spremembe, primerljive z bolj znanimi vplivi temperature. Tekoča voda se na primer spremeni v trden led, ko se ohladi na temperature pod 0 ° C (32 ° F), vendar led lahko nastane tudi pri sobni temperaturi s stiskanjem vode do tlakov, približno 10.000-krat nad atmosferskim tlakom. Podobno se voda pri visoki temperaturi ali nizkem tlaku pretvori v plinasto obliko.
Kljub površni podobnosti med temperaturo in tlakom se ti dve spremenljivki bistveno razlikujeta v načinu, kako vplivata na notranjo energijo materiala. Spremembe temperature odražajo spremembe v kinetični energiji in s tem v termodinamičnem obnašanju vibracijskih atomov. Po drugi strani povečan pritisk spremeni energijo atomskih vezi tako, da atome sili v manjši volumen. Tlak tako služi kot močna sonda za atomsko interakcijo in kemično vezanje. Poleg tega je pritisk pomembno orodje za sintezo gostih struktur, vključno s super trdnimi materiali, novimi utrjenimi plini in tekočinami ter mineralno podobnim fazam, za katere se domneva, da se pojavljajo globoko znotraj Zemlje in drugih planetov.
V literaturo so bile uvedene številne enote za merjenje tlaka, ki so včasih zmedene. Ozračje (atm; približno 1.034 kilogramov na kvadratni centimeter [14,7 funtov na kvadratni palec]), kar ustreza teži približno 760 milimetrov [30 palcev] živega srebra) in palico (kar ustreza enemu kilogramu na kvadratni centimeter). Naključno so te enote skoraj enake (1 bar = 0,987 atm). Pascal, opredeljen kot en newton na kvadratni meter (1 Pa = 0,00001 bara), je uradna tlačna enota SI (Système International d'Unités). Kljub temu pascal med raziskovalci z visokim pritiskom ni dobil splošne veljave, morda zaradi nerodne potrebe uporabe gigapaskala (1 GPa = 10.000 barov) in terapaskala (1 TPa = 10.000.000 barov) pri opisu rezultatov visokega tlaka.
V vsakodnevnih izkušnjah se pritiski, ki presegajo okolico, pojavljajo na primer v tlačnih kuhalnikih (približno 1,5 atm), pnevmatičnih avtomobilskih in tovornih pnevmatikah (običajno 2 do 3 atm) in parnih sistemih (do 20 atm). V okviru raziskav materialov pa se "visok tlak" običajno nanaša na tlake v območju od tisoč do milijonov atmosfer.
Študije snovi pod velikim pritiskom so še posebej pomembne v planetarnem kontekstu. Predmeti v najglobjem jarku Tihega oceana so podvrženi približno 0,1 GPa (približno 1.000 atm), kar ustreza tlaku pod trikilometrskim stebrom kamnine. Tlak v središču Zemlje presega 300 GPa, pritiski znotraj največjih planetov - Saturn in Jupiter - pa se ocenjujejo na približno 2 in 10 TPa. V zgornji skrajnosti lahko tlak v zvezdah presega 1.000.000.000 TPa.
Izdelava visokega tlaka
Znanstveniki preučujejo materiale pod visokim pritiskom, tako da zaprejo vzorce v posebej zasnovanih strojih, ki na območje vzorca uporabljajo silo. Pred letom 1900 so bile te študije izvedene v precej surovih jeklenih ali jeklenih jeklenkah, običajno s sorazmerno neučinkovitimi vijačnimi tesnili. Največji laboratorijski pritiski so bili omejeni na približno 0,3 GPa, eksplozije jeklenk pa so bile pogost in včasih škodljiv pojav. Dramatične izboljšave visokotlačnih aparatov in merilnih tehnik je uvedel ameriški fizik Percy Williams Bridgman z univerze Harvard v Cambridgeu, Massachusetts. Leta 1905 je Bridgman odkril metodo pakiranja vzorcev pod tlakom, vključno s plini in tekočinami, tako da je tesnjenje tesnilo je vedno imelo višji tlak kot preiskovani vzorec, s čimer je omejil vzorec in zmanjšal tveganje eksperimentalne okvare. Bridgman ni le rutinsko dosegal tlaka nad 30.000 atm, ampak je tudi lahko preučeval tekočine in druge težke vzorce.
