Compresibilidá

Animación: compresibilidad d'un gas a temperatura constante.

La compresibilidad ye una propiedá de la materia a la cual fai que tolos cuerpos mengüen de volume al sometelos a una presión o compresión determinada calteniendo constantes otros parámetros.

Compresibilidad en sólidos, líquidos y gases

Polo xeneral pa un sistema estable, la compresibilidad ye un númberu positivu, lo que significa que cuando s'aumentar la presión sobre'l sistema, este mengua'l so volume. El casu contrariu puede reparase en sistemes inestables por casu nun sistema químicu cuando la presión empecipia una esplosión. Los sólidos a nivel molecular son bien difíciles d'estruyir, una y bones les molécules que tienen los sólidos tán bien pegaes y esiste pocu espaciu llibre ente elles como p'averales ensin qu'apaezan fuercies de repulsión fuertes. Esta situación oldea cola de los gases los cualos tienen les sos molécules bien separaes y que polo xeneral son altamente compresibles so condiciones de presión y temperatura normal. Los líquidos so condiciones de temperatura y presión normales son tamién abondo difíciles d'estruyir anque presenta una pequeña compresibilidad mayor que la de los sólidos.

Compresibilidad en termodinámica

En termodinámica defínese la compresibilidad d'un sistema termodinámicu como'l cambéu relativu de volume frente a una variación de la presión. En principiu la magnitú de la compresibilidad depende de les condiciones so les cualos llévase a cabu la compresión o descompresión del sistema, polo que nun siendo que se especifique la manera en que se lleva a cabu esa operación la compresibilidad d'un valor o otru según les cantidaes de calor intercambiaes col esterior. Por cuenta de esa dependencia de la compresibilidad de les condiciones estremar ente la compresibilidad isoterma y la compresibilidad adiabática.

Compresibilidad isoterma

Ye una midida de la compresibilidad d'un cuerpu o sistema termodinámicu cuando se somete a un procesu termodinámicu de tresformamientu cuasiestática de presión mientres la so temperatura caltiénse constante y uniforme, vien dada por (na notación española suel representase como $k_{T}$ , pero nun confundir col módulu de compresibilidad isotermo ${\frac {1}{k_{T}}}$ ) :

$\beta _{T}=-{\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial p}}\right)_{T}$

Nun procesu de variación de presión a temperatura constante, el cuerpu intercambiaría una cierta cantidá de calor col esterior polo que la so enerxía total, que puede llograse como suma del trabayu realizáu sobre'l cuerpu y del calor intercambiáu pol mesmu nun va permanecer constante.

Compresibilidad adiabática

Ye una midida de la compresibilidad d'un cuerpu o sistema termodinámicu cuando se somete a un tresformamientu cuasiestática de presión en condiciones d'aislamientu térmicu perfectu, vien dada por (na notación española suel representase como $k_{S}$ , pero nun confundir col módulu de compresibilidad adiabático ${\frac {1}{k_{S}}}$ ) :

$\beta _{S}=-{\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial p}}\right)_{S}$

Nun procesu adiabático de variación de presión, el cuerpu va esperimentar dalgún cambéu de temperatura. Tolos fluyíos son compresibles, incluyendo los líquidos. Cuando estos cambeos de volume son demasiáu grandes optar por considerar el fluxu como compresible (qu'amuesen una variación significativa de la densidá como resultáu de fluyir), esto asocede cuando la velocidá del fluxu ye cercanu a la velocidá del soníu. Estos cambeos suelen asoceder principalmente nos gases yá que p'algamar estes velocidaes de fluxu en líquidos, precisar de presiones del orde de 1000 atmósferes, sicasí un gas namái precisa una rellación de presiones de 2:1 p'algamar velocidaes sóniques. La compresibilidad d'un fluxu ye básicamente una midida nel cambéu de la densidá. Los gases son polo xeneral bien compresibles, sicasí, la mayoría de los líquidos tienen una compresibilidad bien baxa. Por casu, una presión de 500 kPa provoca un cambéu de densidá na agua de solamente 0,024% (a temperatura ambiente). Sicasí, esta mesma presión aplicada al aire provoca un cambéu de densidá de 250%. Por esto de normal al estudiu de los fluxos compresibles conózse-y como dinámica de gases, siendo esta una nueva caña de la mecánica de fluyíos, que describe estos fluxos.

Nun fluxu usualmente hai cambeos na presión, acomuñaos con cambeos na velocidá. Polo xeneral, estos cambeos de presión van inducir a cambeos de densidá, que inflúin nel fluxu, si estos cambeos son importantes los cambeos de temperatura presentaos son apreciables. Anque los cambeos de densidá nun fluxu pueden ser bien importantes hai una gran cantidá de situaciones d'importancia práutica nos qu'estos cambeos son despreciables.

El fluxu d'un fluyíu compresible rexir pola primer llei de la termodinámica nos balances d'enerxía y cola segunda llei de la termodinámica, que rellaciona la tresferencia de calor y la irreversibilidad cola entropía. El fluxu ye afeutáu por efeutos cinéticos y dinámicos, descritos poles lleis de Newton, nun marcu de referencia inercial –aquel onde les lleis de Newton son aplicables-. Amás, el fluxu cumple colos requerimientos de caltenimientu de masa. Ye sabíu que munches propiedaes, tales como la velocidá del fluyíu nun tubu, nun son uniformes a lo llargo de la corriente.

Ver tamién

Módulu de compresibilidad

Referencies

Bibliografía

{{ref-llibro | apellíu = Zemansky |nome = Mark W. | títulu = Calor y termodinámica | añu = 1985 | publicación = Madrid: McGraw-Hill | isbn = 84-85240-85-5