Kľúčový rozdiel medzi stlačiteľnými a nestlačiteľnými tekutinami je v tom, že stlačiteľné tekutiny sa vyskytujú v skutočnosti, zatiaľ čo nestlačiteľné tekutiny sú koncepciou vyvinutou pre jednoduché výpočty.
Kvapaliny sú buď plyny alebo kvapaliny, ktoré majú tvar nádoby. V dynamike tekutín je stlačiteľnosť tekutiny veľmi dôležitým faktorom. V prírode sú všetky tekutiny stlačiteľné, ale pre naše pohodlie pri štúdiu definujeme nestlačiteľné tekutiny. Koncepty stlačiteľných a nestlačiteľných kvapalín hrajú hlavnú úlohu v oblastiach, ako je dynamika tekutín, statika tekutín, letectvo a mnoho ďalších oblastí. Preto je nevyhnutné správne porozumieť konceptom stlačiteľnosti tekutín, aby sme porozumeli takýmto poliam.
Čo sú stlačiteľné tekutiny?
Každá tekutina, s ktorou sa stretávame v každodennom živote, je stlačiteľná. Aby sme pochopili, čo sú stlačiteľné tekutiny, musíme najprv pochopiť, čo je stlačiteľnosť. Stlačiteľnosť tekutiny je zmenšenie objemu tekutiny v dôsledku vonkajších tlakov, ktoré na ňu pôsobia. Naopak, stlačiteľná tekutina zmenší svoj objem v prítomnosti vonkajšieho tlaku. Preto môžeme kvantitatívne meranie stlačiteľnosti považovať za relatívnu objemovú zmenu kvapaliny v reakcii na zmenu tlaku.
Symbol stlačiteľnosti je β alebo κ. Preto môžeme stlačiteľnosť definovať matematicky ako
κ=(-1/v) ∂V/∂p, kde V je objem a p je tlak.
V skutočnosti je každý plyn vysoko stlačiteľný, ale kvapaliny nie sú vysoko stlačiteľné. Preto môžeme definovať stlačiteľnosť v dvoch formách; adiabatická a izotermická stlačiteľnosť.
Obrázok 01: Nádrže na LPG obsahujú stlačené plyny
Adiabatická stlačiteľnosť popisuje stlačiteľnosť systému, keď je teplota systému konštantná. Môžeme to označiť ako βV Zatiaľ čo izotermická stlačiteľnosť sa týka stlačiteľnosti meranej bez prenosu energie medzi systémom a okolím. Môžeme ho označiť βS Keďže adiabatický proces je tiež izoentropický, tento proces je procesom konštantnej entropie.
Čo sú nestlačiteľné tekutiny?
Nestlačiteľné tekutiny sú hypotetickým typom tekutín, ktorý vedci zaviedli pre pohodlie výpočtov. Nestlačiteľná tekutina je tekutina, ktorá nemení objem tekutiny vplyvom vonkajšieho tlaku. Väčšina základných výpočtov, ktoré robíme v dynamike tekutín, závisí od predpokladu, že tekutina je nestlačiteľná.
Približná hodnota nestlačiteľnosti je prijateľná pre väčšinu kvapalín, pretože ich stlačiteľnosť je veľmi nízka. Stlačiteľnosť plynov je však vysoká, preto nemôžeme plyny aproximovať ako nestlačiteľné kvapaliny. Stlačiteľnosť nestlačiteľnej tekutiny je vždy nulová.
Aký je rozdiel medzi stlačiteľnými a nestlačiteľnými tekutinami?
Stlačiteľné tekutiny sa v skutočnosti vyskytujú. V skutočnosti sú všetky tekutiny nachádzajúce sa v prírode stlačiteľné. Nestlačiteľné tekutiny sú koncept, ktorý vedci vyvinuli pre jednoduché výpočty. Toto je kľúčový rozdiel medzi stlačiteľnými a nestlačiteľnými tekutinami. V súlade s tým je významný rozdiel medzi stlačiteľnými a nestlačiteľnými tekutinami v tom, že objem stlačiteľných tekutín klesá, keď pôsobíme vonkajším tlakom, ale objem nestlačiteľných tekutín zostáva konštantný. Okrem toho, výpočty dynamiky tekutín pre nestlačiteľné tekutiny sú veľmi jednoduché v porovnaní s výpočtami zahŕňajúcimi stlačiteľné tekutiny.
Zhrnutie – stlačiteľné verzus nestlačiteľné tekutiny
Kvapalina je buď plyn alebo kvapalina. Kvapaliny môžeme kategorizovať do dvoch širokých skupín ako stlačiteľné a nestlačiteľné tekutiny v závislosti od ich schopnosti podstúpiť kompresiu. Neexistujú však žiadne také tekutiny, ktoré by nepodliehali kompresii. Koncept nestlačiteľných tekutín je teda hypotetický. Kľúčový rozdiel medzi stlačiteľnými a nestlačiteľnými tekutinami je v tom, že stlačiteľné tekutiny sa vyskytujú v skutočnosti, zatiaľ čo nestlačiteľné tekutiny sú koncepciou vyvinutou pre jednoduché výpočty.
