¿Cómo funciona el Principio de Bernoulli a nivel microscópico?

No está nada claro por qué las partículas que viajan más rápido deberían tener una presión más baja. La ecuación de Bernoulli es más fácil de entender al pensar que no es porque la velocidad causa baja presión, sino que la baja presión causa velocidad.

Desde esta otra dirección causal es obvio: las partículas que se mueven de alta a baja presión son absorbidas y ganan energía cinética exactamente como las bolas que ruedan desde la cima de una colina hasta el fondo de la colina ganan energía cinética.

¿Qué es responsable de la acción de “succión”, molecularmente hablando? Es más probable que una partícula en el límite entre diferentes presiones se mueva de alta presión a baja presión por difusión. También es más probable que sea golpeado desde atrás, donde las partículas son más densas que el golpe frontal, donde las partículas son más raras. Al final, la partícula que termina en el área de baja presión habrá recogido más energía cinética en el camino, porque es más probable que las fuerzas de colisión estén en la dirección del movimiento que en la dirección opuesta al movimiento.

Buena pregunta. El Principio de Bernoulli viene en una variedad de formas, pero sería más fácil limitarse a dos términos, presión y velocidad, sin gravedad y otras cosas.

Me gusta pensar en la ecuación de Bernoulli como una ecuación de conservación de la energía. Un término es cinético: masa por velocidad al cuadrado (densidad por volumen por velocidad al cuadrado). El otro es potencial: presión por volumen. La suma es invariante.

Entonces tienes este átomo, junto con otros atrapados bajo presión por colisión con otros átomos, que tienen una velocidad media inicial. Cambiemos un poco esta vista. El átomo está en una cámara cerrada con un pistón en un extremo, o en todos los lados, si lo desea.

El átomo rebota tratando de empujar el pistón y el pistón empuja hacia atrás. Esa es la presión. La fuerza multiplicada por el área del pistón es el término de presión.

Para acortar esto un poco, cuando el átomo golpea el pistón, empujándolo, donde cada impacto debe conservar el centro de masa, se reduce la velocidad del átomo.

Ya ves lo que está pasando, ¿verdad? A medida que el pistón se empuja, y la velocidad del átomo disminuye, hay menos impactos por segundo en el pistón, la presión sobre el pistón disminuye.

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