Figura 1. (a) Los átomos de un sólido tienen siempre los mismos vecinos, mantenidos cerca de casa por fuerzas representadas aquí por resortes. Estos átomos están esencialmente en contacto unos con otros. Una roca es un ejemplo de sólido. Esta roca conserva su forma gracias a las fuerzas que mantienen unidos sus átomos. (b) Los átomos de un líquido también están en estrecho contacto, pero pueden deslizarse unos sobre otros. Las fuerzas entre ellos resisten fuertemente los intentos de acercarlos y también los mantienen en estrecho contacto. El agua es un ejemplo de líquido. El agua puede fluir, pero también permanece en un recipiente abierto debido a las fuerzas entre sus átomos. (c) Los átomos de un gas están separados por distancias considerablemente mayores que el tamaño de los propios átomos, y se mueven libremente. Un gas debe mantenerse en un recipiente cerrado para evitar que se mueva libremente.

Los átomos de los sólidos están en estrecho contacto, con fuerzas entre ellos que permiten a los átomos vibrar pero no cambiar de posición con los átomos vecinos. (Estas fuerzas pueden considerarse como resortes que pueden estirarse o comprimirse, pero que no se rompen fácilmente). Por tanto, un sólido resiste todo tipo de tensiones. Un sólido no puede deformarse fácilmente porque los átomos que lo componen no pueden moverse libremente. Los sólidos también resisten la compresión, porque sus átomos forman parte de una estructura reticular en la que los átomos están a una distancia relativamente fija. En caso de compresión, los átomos se verían forzados a chocar entre sí. La mayoría de los ejemplos que hemos estudiado hasta ahora se refieren a objetos sólidos que se deforman muy poco cuando se someten a tensión.

En cambio, los líquidos se deforman fácilmente cuando se les somete a tensión y no recuperan su forma original una vez que se elimina la fuerza porque los átomos son libres de deslizarse y cambiar de vecinos, es decir, fluyen (por lo que son un tipo de fluido), y las moléculas se mantienen unidas por su atracción mutua. Cuando un líquido se coloca en un recipiente sin tapa, permanece en él (¡siempre que el recipiente no tenga agujeros por debajo de la superficie del líquido!) Debido a que los átomos están estrechamente empaquetados, los líquidos, al igual que los sólidos, resisten la compresión.

Los átomos de los gases están separados por distancias que son grandes en comparación con el tamaño de los átomos. Por lo tanto, las fuerzas entre los átomos de los gases son muy débiles, excepto cuando los átomos chocan entre sí. Por tanto, los gases no sólo fluyen (y por eso se consideran fluidos) sino que son relativamente fáciles de comprimir porque hay mucho espacio y poca fuerza entre los átomos. Cuando se colocan en un recipiente abierto, los gases, a diferencia de los líquidos, se escapan. La principal diferencia es que los gases se pueden comprimir fácilmente, mientras que los líquidos no. Por lo general, nos referiremos tanto a los gases como a los líquidos simplemente como fluidos, y haremos una distinción entre ellos sólo cuando se comporten de manera diferente.

PhET Explorations: Estados de la Materia-Básicos

Calienta, enfría y comprime átomos y moléculas y observa cómo cambian entre las fases sólida, líquida y gaseosa.

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Resumen de la sección

• Un fluido es un estado de la materia que cede a las fuerzas laterales o de cizallamiento. Tanto los líquidos como los gases son fluidos. La estática de los fluidos es la física de los fluidos estacionarios.