1. ábra. (a) A szilárd anyagban az atomoknak mindig ugyanazok a szomszédaik, akiket az itt rugókkal ábrázolt erők tartanak közel egymáshoz. Ezek az atomok lényegében érintkeznek egymással. A kőzet egy példa a szilárd testre. Ez a kőzet az atomjait összetartó erők miatt tartja meg alakját. (b) A folyadékban lévő atomok szintén szoros kapcsolatban vannak egymással, de csúszhatnak egymáson. A közöttük lévő erők erősen ellenállnak a próbálkozásoknak, hogy közelebb tolják őket egymáshoz, és szoros érintkezésben is tartják őket. A víz egy példa a folyadékra. A víz képes áramlani, de az atomjai közötti erők miatt egy nyitott tartályban is megmarad. (c) A gázban az atomokat olyan távolságok választják el egymástól, amelyek lényegesen nagyobbak, mint maguk az atomok mérete, és szabadon mozognak. A gázt zárt tartályban kell tartani, hogy ne tudjon szabadon kimozdulni.

A szilárd testekben az atomok szoros kapcsolatban vannak egymással, olyan erők vannak közöttük, amelyek lehetővé teszik, hogy az atomok rezegjenek, de ne változtassanak pozíciót a szomszédos atomokkal. (Ezeket az erőket rugóként képzelhetjük el, amelyek nyújthatók vagy összenyomhatók, de nem könnyen törhetők el). Így a szilárd test mindenféle feszültségnek ellenáll. A szilárd testet nem lehet könnyen deformálni, mert a szilárd testet alkotó atomok nem tudnak szabadon mozogni. A szilárd testek ellenállnak a tömörítésnek is, mivel atomjaik egy rácsszerkezet részét képezik, amelyben az atomok viszonylag állandó távolságra vannak egymástól. Összenyomás esetén az atomok egymásba kényszerülnének. Az eddig vizsgált példák többsége olyan szilárd tárgyakra vonatkozott, amelyek terhelés hatására csak nagyon kis mértékben deformálódnak.

A folyadékok ezzel szemben terhelés hatására könnyen deformálódnak, és az erő megszűnése után nem rugaszkodnak vissza eredeti alakjukba, mert az atomok szabadon csúszhatnak és szomszédot cserélhetnek – vagyis áramlanak (tehát egyfajta folyadéknak számítanak), a molekulákat pedig a kölcsönös vonzásuk tartja össze. Ha egy folyadékot fedél nélkül egy edénybe teszünk, akkor az az edényben marad (feltéve, hogy az edényben nincsenek lyukak a folyadék felszíne alatt!). Mivel az atomok szorosan egymás mellett helyezkednek el, a folyadékok a szilárd anyagokhoz hasonlóan ellenállnak a tömörítésnek.

A gázokban az atomokat az atomok méretéhez képest nagy távolság választja el egymástól. A gázatomok közötti erők ezért nagyon gyengék, kivéve, amikor az atomok összeütköznek egymással. A gázok tehát nemcsak áramlanak (és ezért folyadéknak tekinthetők), hanem viszonylag könnyen összenyomhatók, mert az atomok között nagy a tér és kicsi az erő. Ha nyitott tartályba helyezzük a gázokat, a folyadékokkal ellentétben, elszöknek. A fő különbség az, hogy a gázok könnyen összenyomhatók, míg a folyadékok nem. A gázokra és a folyadékokra általában egyszerűen folyadékként fogunk hivatkozni, és csak akkor teszünk különbséget közöttük, ha eltérően viselkednek.

PhET Felfedezések: States of Matter-Basics

Hőzzük, hűtjük és tömörítjük az atomokat és molekulákat, és figyeljük, hogyan változnak a szilárd, folyékony és gázfázisok között.

Kattintsunk a szimuláció letöltéséhez. Java segítségével futtatható.

A szakasz összefoglalása

• A folyadék olyan halmazállapot, amely oldalirányú vagy nyíróerőknek enged. A folyadékok és a gázok egyaránt folyadékok. A folyadékstatika az álló folyadékok fizikája.

Koncepcionális kérdések

1. Milyen fizikai tulajdonság különbözteti meg a folyadékot a szilárdtól?

2. Az alábbi anyagok közül melyek folyadékok szobahőmérsékleten: levegő, higany, víz, üveg?

3. A következő anyagok közül melyek folyadékok: levegő, higany, víz, üveg?

. Miért könnyebb a gázokat összenyomni, mint a folyadékokat és a szilárd anyagokat?

4. Miben különböznek a gázok a folyadékoktól?

Glosszárium

folyadékok: folyadékok és gázok; a folyadék olyan halmazállapot, amely a nyíróerőknek enged

.