Kluczowa różnica między płynami ściśliwymi i nieściśliwymi polega na tym, że płyny ściśliwe występują w rzeczywistości, podczas gdy płyny nieściśliwe to koncepcja opracowana w celu ułatwienia obliczeń.
Płyny to gazy lub ciecze, które przybierają kształt pojemnika. W dynamice płynów bardzo ważnym czynnikiem jest ściśliwość płynu. W naturze wszystkie płyny są ściśliwe, ale dla wygody badania definiujemy płyny nieściśliwe. Koncepcje płynów ściśliwych i nieściśliwych odgrywają ważną rolę w dziedzinach takich jak dynamika płynów, statyka płynów, lotnictwo i wiele innych dziedzin. Dlatego ważne jest właściwe zrozumienie koncepcji ściśliwości płynów, aby zrozumieć takie pola.
Co to są płyny ściśliwe?
Każdy płyn, który napotykamy w naszym codziennym życiu, jest ściśliwy. Aby zrozumieć, czym są płyny ściśliwe, należy najpierw zrozumieć, czym jest ściśliwość. Ściśliwość płynu to zmniejszenie objętości płynu na skutek działających na niego ciśnień zewnętrznych. I odwrotnie, ściśliwy płyn zmniejszy swoją objętość w obecności ciśnienia zewnętrznego. Dlatego możemy przyjąć ilościowy pomiar ściśliwości jako względną zmianę objętości cieczy w odpowiedzi na zmianę ciśnienia.
Symbolem ściśliwości jest β lub κ. Stąd możemy zdefiniować ściśliwość matematycznie jako
κ=(-1/v) ∂V/∂p, gdzie V to objętość, a p to ciśnienie.
W rzeczywistości każdy gaz jest wysoce ściśliwy, ale ciecze nie są wysoce ściśliwe. Dlatego możemy zdefiniować ściśliwość w dwóch postaciach; ściśliwość adiabatyczna i izotermiczna.
Rysunek 01: Butle LPG zawierają sprężone gazy
Ściśliwość adiabatyczna opisuje ściśliwość systemu, gdy temperatura systemu jest stała. Możemy to oznaczyć jako βV Natomiast ściśliwość izotermiczna odnosi się do ściśliwości mierzonej bez transferu energii między systemem a otoczeniem. Możemy to oznaczyć jako βS Ponieważ proces adiabatyczny jest również izentropowy, proces ten jest procesem stałej entropii.
Co to są płyny nieściśliwe?
Płyny nieściśliwe to hipotetyczny rodzaj płynów, który naukowcy wprowadzili dla wygody obliczeń. Płyn nieściśliwy to płyn, który nie zmienia objętości płynu pod wpływem ciśnienia zewnętrznego. Większość podstawowych obliczeń, które wykonujemy w dynamice płynów, opiera się na założeniu, że płyn jest nieściśliwy.
Przybliżenie nieściśliwości jest akceptowalne dla większości cieczy, ponieważ ich ściśliwość jest bardzo niska. Jednak ściśliwość gazów jest wysoka, więc nie możemy przybliżać gazów jako płynów nieściśliwych. Ściśliwość płynu nieściśliwego zawsze wynosi zero.
Jaka jest różnica między płynami ściśliwymi a nieściśliwymi?
Płyny ściśliwe występują w rzeczywistości. W rzeczywistości wszystkie płyny występujące w naturze są ściśliwe. Płyny nieściśliwe to koncepcja opracowana przez naukowców dla ułatwienia obliczeń. Dlatego jest to kluczowa różnica między płynami ściśliwymi i nieściśliwymi. W związku z tym, istotna różnica między płynami ściśliwymi i nieściśliwymi polega na tym, że objętość płynów ściśliwych zmniejsza się, gdy przyłożymy ciśnienie zewnętrzne, ale objętość płynów nieściśliwych pozostaje stała. Poza tym obliczenia dynamiki płynów dla płynów nieściśliwych są bardzo łatwe w porównaniu z obliczeniami dotyczącymi płynów ściśliwych.
Podsumowanie – płyny ściśliwe i nieściśliwe
Płyn jest albo gazem, albo cieczą. Płyny można podzielić na dwie szerokie grupy jako płyny ściśliwe i nieściśliwe w zależności od ich zdolności do ściskania. Nie ma jednak takich płynów, które nie ulegają kompresji. Zatem koncepcja płynów nieściśliwych jest hipotetyczna. Kluczowa różnica między płynami ściśliwymi i nieściśliwymi polega na tym, że płyny ściśliwe występują w rzeczywistości, podczas gdy płyny nieściśliwe to koncepcja opracowana dla ułatwienia obliczeń.
