La diferència clau entre fluids compressibles i incompressibles és que els fluids compressibles es produeixen en realitat, mentre que els fluids incompressibles són un concepte desenvolupat per facilitar els càlculs.
Els líquids són gasos o líquids que prenen la forma del recipient. En dinàmica de fluids, la compressibilitat d'un fluid és un factor molt important. A la natura, tots els fluids són compressibles, però definim fluids incompressibles per a la nostra comoditat d'estudi. Els conceptes de fluids compressibles i incompressibles tenen un paper important en camps com la dinàmica de fluids, l'estàtica de fluids, l'aviació i molts altres camps. Per tant, és vital tenir una comprensió adequada dels conceptes de compressibilitat dels fluids per entendre aquests camps.
Què són els fluids compressibles?
Cada líquid que trobem a la nostra vida diària és comprimible. Per entendre què són els fluids compressibles, primer cal entendre què és la compressibilitat. La compressibilitat d'un fluid és la reducció del volum del fluid a causa de les pressions externes que hi actuen. Per contra, un fluid compressible reduirà el seu volum en presència de pressió externa. Per tant, podem prendre la mesura quantitativa de la compressibilitat com el canvi de volum relatiu del líquid en resposta a un canvi de pressió.
El símbol de compressibilitat és β o κ. Per tant, podem definir la compressibilitat matemàticament com
κ=(-1/v) ∂V/∂p, on V és el volum i p és la pressió.
En realitat, tots els gasos són altament compressibles, però els líquids no són altament compressibles. Per tant, podem definir la compressibilitat en dues formes; compressibilitat adiabàtica i isotèrmica.
Figura 01: els cilindres de GLP contenen gasos comprimits
La compressibilitat adiabàtica descriu la compressibilitat del sistema quan la temperatura del sistema és constant. Ho podem indicar amb βV Mentre que, la compressibilitat isotèrmica es refereix a la compressibilitat mesurada sense transferència d'energia entre el sistema i l'entorn. El podem indicar amb βS Com que un procés adiabàtic també és isentròpic, aquest procés és un procés d'entropia constant.
Què són els fluids incompressibles?
Els fluids incompressibles són un tipus hipotètic de fluids, que els científics van introduir per a la comoditat dels càlculs. Un fluid incompressible és un fluid que no modifica el volum del fluid a causa de la pressió externa. La majoria dels càlculs bàsics que fem en dinàmica de fluids depenen de la suposició que el fluid és incompressible.
L'aproximació de la incompressibilitat és acceptable per a la majoria dels líquids ja que la seva compressibilitat és molt baixa. Tanmateix, la compressibilitat dels gasos és alta, per la qual cosa no podem aproximar els gasos com a fluids incompressibles. La compressibilitat d'un fluid incompressible sempre és zero.
Quina diferència hi ha entre els fluids compressibles i els incompressibles?
Els fluids compressibles es produeixen a la realitat. De fet, tots els fluids que es troben a la natura són compressibles. Els fluids incompressibles són un concepte que els científics van desenvolupar per facilitar els càlculs. Per tant, aquesta és la diferència clau entre fluids compressibles i incompressibles. En conseqüència, una diferència significativa entre fluids compressibles i incompressibles és que el volum de fluids compressibles disminueix quan apliquem pressió externa, però el volum de líquids incompressibles es manté constant. A més, els càlculs dinàmics de fluids per als fluids incompressibles són molt fàcils en comparació amb els càlculs que impliquen fluids compressibles.
Resum: fluids compressibles vs incompressibles
Un fluid és un gas o un líquid. Podem classificar els fluids en dos grans grups com a fluids compressibles i incompressibles en funció de la seva capacitat de patir compressió. Tanmateix, no hi ha aquests fluids que no pateixin compressió. Així, el concepte de fluids incompressibles és hipotètic. La diferència clau entre fluids compressibles i incompressibles és que els fluids compressibles es produeixen en realitat, mentre que els fluids incompressibles són un concepte desenvolupat per facilitar els càlculs.
