Inkompressibilität: Eine grundlegende Eigenschaft von Flüssigkeiten und Festkörpern

Inkompressibilität ist eine Eigenschaft einer Flüssigkeit oder eines Feststoffs, bei der die Dichte des Materials bei Druckänderungen konstant bleibt. Mit anderen Worten: Das Material komprimiert oder dehnt sich nicht wesentlich aus, wenn es Druckänderungen ausgesetzt wird. Diese Eigenschaft wird normalerweise mit Flüssigkeiten und Gasen in Verbindung gebracht, aber einige Feststoffe können unter bestimmten Bedingungen auch Inkompressibilität aufweisen. Inkompressibilität ist eine wichtige Eigenschaft in vielen technischen und wissenschaftlichen Anwendungen, da sie die genaue Vorhersage des Flüssigkeitsverhaltens und den Entwurf darauf basierender Systeme ermöglicht auf Flüssigkeitsströmung. Inkompressible Flüssigkeiten werden beispielsweise in hydraulischen Systemen verwendet, wie sie in Automobilbremsen und Servolenkungssystemen vorkommen, sowie in medizinischen Geräten wie Blutpumpen und Herzunterstützungsgeräten. Inkompressibilität wird mathematisch als ein Material definiert, das sein Volumen nicht ändert wenn es Druckänderungen ausgesetzt ist. Dies kann mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden:

ΔV = 0

wobei ΔV die Volumenänderung und P der Druck ist. Wenn sich der Druck auf ein inkompressibles Material ändert, wird sich das Material nicht wesentlich ausdehnen oder zusammenziehen, sodass die Volumenänderung Null ist.

Inkompressibilität ist eine grundlegende Eigenschaft vieler Materialien, aber nicht immer eine perfekte Eigenschaft. Einige Materialien, wie zum Beispiel Gase, sind stark komprimierbar und können bei Druckänderungen erhebliche Volumenänderungen erfahren. Andere Materialien, beispielsweise Feststoffe, können unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise hohen Dehnungsraten oder hohen Temperaturen, ein gewisses Ma+ an Kompressibilität aufweisen. Für viele praktische Zwecke ist die Inkompressibilität jedoch eine nützliche Näherung, die eine genaue Vorhersage des Flüssigkeitsverhaltens und den Entwurf von Systemen ermöglicht, die auf Flüssigkeitsströmungen basieren.