主な相違点 – 圧縮性流体と非圧縮性流体
流体とは、気体や液体を含む物質の下位分類です。
気体や液体は、流動性があり、力を加えると変形する性質があり、流動性が高いことから流体と呼ばれています。
原子レベルでは、流体は流れやすい原子や分子で構成されており、それらは密に詰まっておらず、流体はそれが占める容器の形状を獲得する。
圧縮性流体と非圧縮性流体の大きな違いは、圧縮性流体に力を加えると流体の密度が変化するのに対し、非圧縮性流体に力を加えても密度がそれほど変化しないことである。
ほとんどすべての流体が圧縮性であるが、液体を非圧縮性流体、気体を圧縮性流体と呼ぶ。
圧縮性流体とは？
一般に、気体（およびプラズマ＝電離ガス）は圧縮性流体と呼ばれます。
通常の温度・圧力条件下では、流体の体積や密度は変化しない。
しかし、気体は温度や圧力が少し変化するだけで、体積が変化する（つまり密度が変化する）。
ある流体を圧縮性と呼ぶには、圧力や力を加えたときに密度がかなり変化することが必要です。
より高度な流体力学の用語としては、流体中の流速と音速の比が0.3以上であることを圧縮性流体という。
この比はマッハ数とも呼ばれる。
分子レベルでは、気体に圧力がかかると、その圧力が気体のあらゆる方向に影響し、気体の分子が高度に衝突する結果となる。
この衝突により、気体の分子同士が相互作用する時間が長くなり、分子間に引力が発生することがあります。
この引力によって、気体分子の運動が抑制される。
その結果、気体が圧縮される。
非圧縮性流体とは？
液体は非圧縮性流体と呼ばれます。
液体の体積や密度は、圧力をかけても簡単には変化しません。
流体力学では、流体の流速と音速の比が0.3未満であることが非圧縮性であるとされています。
したがって、液体ではこの比が0.3以下となり、非圧縮性流体となる。
気体とは異なり、液体の分子や原子はより密に詰まっている（固体のようにぎっしり詰まっているわけではない）。
したがって、液体に圧力を加えても、密度はそれほど変化しない。
つまり、液体に圧力をかけても、液体の体積は減らない。
流体力学的には液体は非圧縮性であるが、圧力をかけると液体も圧縮されるが、密度や体積の変化は小さくて計算できない。
そのため、非圧縮性流体として扱われる。
図: 容器内の液体分子
圧縮性流体と非圧縮性流体の相違点
定義
圧縮性流体。
圧縮可能な流体とは、外部からの圧力で圧縮できる物質である。
非圧縮性流体：非圧縮性流体は、外部からの圧力で圧縮できない物質です。
ボリューム
圧縮性流体。
圧縮性流体の体積は、流体に圧力をかけることで減少させることができる。
非圧縮性流体。
非圧縮性流体：圧力をかけても体積を減らすことができない流体です。
密度
圧縮性流体。
圧縮性流体の密度は、流体に圧力を加えることで変化させることができます。
非圧縮性流体。
非圧縮性流体：圧力をかけても密度が変化しない流体です。
マッハ数
圧縮性流体。
圧縮性流体の場合、マッハ数は0.3以上である必要があります。
圧縮性流体です。
非圧縮性流体の場合、マッハ数は0.3未満でなければなりません。
結論
流体とは、簡単に流れることができる物質です。
流体は明確な形を持たず、それが入っている容器の形をとる。
流体の分子間には非常に弱い引力があります。
気相と液相が流体とみなされるのは、主にその流動能力によるものです。
気体は圧縮性流体と呼ばれ、液体は非圧縮性流体と呼ばれます。
圧縮性流体と非圧縮性流体の主な違いは、圧縮性流体に力を加えると流体の密度が変化するのに対し、非圧縮性流体に力を加えても密度がそれほど変化しないことである。
