Compresibilidad

Compresibilidad
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Animación: compresibilidad de un gas a temperatura constante.
La compresibilidad es una propiedad de la materia a la cual hace que todos los

cuerpos disminuyan el volumen al someterlos a
una presión o compresión determinada, manteniendo constantes otros
parámetros.
Índice
 1Compresibilidad en sólidos, líquidos y gases

 2Compresibilidad en termodinámica
o 2.1Compresibilidad isoterma
o 2.2Compresibilidad adiabática
 3Véase también
 4Referencias
o 4.1Bibliografía
Compresibilidad en sólidos, líquidos y gases[editar]

En general para un sistema estable, la compresibilidad es un número positivo, lo
que significa que cuando se aumenta la presión sobre el sistema, este disminuye
su volumen. El caso contrario se puede observar en sistemas inestables por
ejemplo en un sistema químico cuando la presión inicia una explosión.
Los sólidos a nivel molecular son muy difíciles de comprimir, ya que las moléculas
que tienen los sólidos se encuentran más unidas, unas a otras y existe poco
espacio libre entre ellas como para acercarlas sin que aparezcan fuerzas de
repulsión fuertes. Esta situación contrasta con la de los gases los cuales tienen
sus moléculas muy separadas y que en general son altamente compresibles bajo
condiciones de presión y temperatura normales. Los líquidos bajo condiciones de
temperatura y presión normales son también bastante difíciles de comprimir
aunque presenta una pequeña compresibilidad mayor que la de los sólidos.
Compresibilidad en termodinámica[editar]
En termodinámica se define la compresibilidad de un sistema termodinámico como
el cambio relativo de volumen frente a una variación de la presión. En principio la
magnitud de la compresibilidad depende de las condiciones bajo las cuales se
lleva a cabo la compresión o descompresión del sistema, por lo que a menos que
se especifique el modo en que se lleva a cabo esa operación la compresibilidad de
un valor u otro según las cantidades de calor intercambiadas con el exterior.
Debido a esa dependencia de la compresibilidad de las condiciones se distingue
entre la compresibilidad isoterma y la compresibilidad adiabática.
Compresibilidad isoterma[editar]
Es una medida de la compresibilidad de un cuerpo o sistema termodinámico
cuando se somete a un proceso termodinámico de transformación cuasiestática de
presión mientras su temperatura se mantiene constante y uniforme, viene dada
por (en la notación española suele representarse como , pero no confundir con
el módulo de compresibilidad isotermo ) :
En un proceso de variación de presión a temperatura constante, el cuerpo habrá
intercambiado una cierta cantidad de calor con el exterior por lo que su energía
total, que puede obtenerse como suma del trabajo realizado sobre el cuerpo y del
calor intercambiado por el mismo no permanecerá constante.
Compresibilidad adiabática[editar]
Es una medida de la compresibilidad de un cuerpo o sistema termodinámico
cuando se somete a una transformación cuasiestática de presión en condiciones
de aislamiento térmico perfecto, viene dada por (en la notación española suele
representarse como , pero no confundir con el módulo de
compresibilidad adiabático ) :
En un proceso adiabático de variación de presión, el cuerpo experimentará algún
cambio de temperatura. Todos los fluidos son compresibles, incluyendo los
líquidos. Cuando estos cambios de volumen son demasiado grandes se opta por
considerar el flujo como compresible (que muestran una variación significativa de
la densidad como resultado de fluir), esto sucede cuando la velocidad del flujo es
cercano a la velocidad del sonido. Estos cambios suelen suceder principalmente
en los gases ya que para alcanzar estas velocidades de flujo en líquidos, se
precisa de presiones del orden de 1000 atmósferas, en cambio un gas sólo
precisa una relación de presiones de 2:1 para alcanzar velocidades sónicas. La
compresibilidad de un flujo es básicamente una medida en el cambio de la
densidad. Los gases son en general muy compresibles, en cambio, la mayoría de
los líquidos tienen una compresibilidad muy baja. Por ejemplo, una presión de 500
kPa provoca un cambio de densidad en el agua de solamente 0,024%
(a temperatura ambiente). En cambio, esta misma presión aplicada al aire provoca
un cambio de densidad de 250%. Por esto normalmente al estudio de los flujos
compresibles se le conoce como dinámica de gases, siendo esta una nueva rama
de la mecánica de fluidos, la cual describe estos flujos.
En un flujo usualmente hay cambios en la presión, asociados con cambios en la
velocidad. En general, estos cambios de presión inducirán a cambios de densidad,
los cuales influyen en el flujo, si estos cambios son importantes los cambios de
temperatura presentados son apreciables. Aunque los cambios de densidad en un
flujo pueden ser muy importantes hay una gran cantidad de situaciones de
importancia práctica en los que estos cambios son despreciables.
El flujo de un fluido compresible se rige por la primera ley de la termodinámica en
los balances de energía y con la segunda ley de la termodinámica, que relaciona
la transferencia de calor y la irreversibilidad con la entropía. El flujo es afectado
por efectos cinéticos y dinámicos, descritos por las leyes de Newton, en un marco
de referencia inercial –aquel donde las leyes de Newton son aplicables-. Además,
el flujo cumple con los requerimientos de conservación

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