Inkompresszibilitás

Inkompresszibilitás a tulajdonság, amely szerint egy anyag nyomásváltozás hatására szívódtatott térfogatát gyakorlatilag nem változtatja meg, vagyis sűrűsége körülbelül állandó marad. A folyadékdinamikában az incompresszibilis áramlás feltételezzük, hogy a sűrűség állandó, ezért a sebességmező divergenciája zérus, vagyis a tömegtartó kongruencia miatt a tömeg nem halmozódik.

A mennyiségek közé tartozik a bulk modulus, vagyis a térfogati megnyomhatóság K, amely megadja, hogyan változik a térfogat nyomás hatására: K = -V dP/dV. A compressibilitás κ = 1/K megmutatja, hogy mennyire könnyen töltődik össze az anyag, és gyakran ismerjük az izotermikus compressibilitást κ_T = -1/V (∂V/∂P)_T. Inkompresszibilitás esetén a κ értéke nagyon kicsi, így a sűrűség és a térfogat viszonylag kis nyomásváltozásra sem változik jelentősen.

Kapcsolódóan a hangsebesség c = sqrt(K/ρ), vagyis egy nagy bulk modulusú, sűrű anyag gyorsabban terjedő hangja jobban ellenáll a tömörítésnek. Gyakorlati értelemben az incompressibilis modell azt mondja ki, hogy a sűrűség környezetfüggő változása elhanyagolható a gyakorlati méretek és nyomások között.

Környezetek és korlátok: folyadékok közül a víz és olajok gyakran közelíthetők incompressibilisnek kis nyomásváltozások mellett. Szilárd anyagokban magas a térfogati megnyomhatóság, de sok esetben még ott is elhanyagolható a tömörítés. Gázoknál azonban a sűrűség változékonysága lényeges, ezért az incompressibilis modell csak korlátozottan alkalmazható, például alacsony Mach-számú áramlásokban.

Összefoglalva, az incompressibilitás egy gyakran használt, de idealizált fogalom a fizikai és műszaki alkalmazásokban, amely megkönnyíti az áramlástan és szerkezetmechanika leírását.