Figura 1. (a) Gli atomi in un solido hanno sempre gli stessi vicini, tenuti vicini da forze rappresentate qui da molle. Questi atomi sono essenzialmente in contatto tra loro. Una roccia è un esempio di solido. Questa roccia mantiene la sua forma a causa delle forze che tengono insieme i suoi atomi. (b) Gli atomi in un liquido sono anche in stretto contatto, ma possono scivolare l’uno sull’altro. Le forze tra loro resistono fortemente ai tentativi di spingerli più vicini e li tengono anche a stretto contatto. L’acqua è un esempio di liquido. L’acqua può scorrere, ma rimane anche in un contenitore aperto a causa delle forze tra i suoi atomi. (c) Gli atomi in un gas sono separati da distanze che sono considerevolmente più grandi della dimensione degli atomi stessi, e si muovono liberamente. Un gas deve essere tenuto in un contenitore chiuso per evitare che si muova liberamente.

Gli atomi nei solidi sono in stretto contatto, con forze tra loro che permettono agli atomi di vibrare ma non di cambiare posizione con gli atomi vicini. (Queste forze possono essere pensate come molle che possono essere allungate o compresse, ma non facilmente rotte). Così un solido resiste a tutti i tipi di stress. Un solido non può essere facilmente deformato perché gli atomi che lo compongono non possono muoversi liberamente. I solidi resistono anche alla compressione, perché i loro atomi fanno parte di una struttura reticolare in cui gli atomi sono ad una distanza relativamente fissa. Sotto compressione, gli atomi verrebbero forzati l’uno nell’altro. La maggior parte degli esempi che abbiamo studiato finora hanno coinvolto oggetti solidi che si deformano molto poco quando vengono sollecitati.

Al contrario, i liquidi si deformano facilmente quando vengono sollecitati e non tornano alla loro forma originale una volta che la forza viene rimossa perché gli atomi sono liberi di scorrere e cambiare i vicini – cioè, scorrono (quindi sono un tipo di fluido), con le molecole tenute insieme dalla loro attrazione reciproca. Quando un liquido viene messo in un contenitore senza coperchio, rimane nel contenitore (sempre che il contenitore non abbia buchi sotto la superficie del liquido!) Poiché gli atomi sono strettamente impacchettati, i liquidi, come i solidi, resistono alla compressione.

Gli atomi nei gas sono separati da distanze che sono grandi rispetto alla dimensione degli atomi. Le forze tra gli atomi dei gas sono quindi molto deboli, tranne quando gli atomi si scontrano tra loro. I gas quindi non solo scorrono (e sono quindi considerati fluidi) ma sono relativamente facili da comprimere perché c’è molto spazio e poca forza tra gli atomi. Se posti in un contenitore aperto, i gas, a differenza dei liquidi, fuoriescono. La distinzione principale è che i gas sono facilmente comprimibili, mentre i liquidi no. Generalmente ci riferiremo sia ai gas che ai liquidi semplicemente come fluidi, e faremo una distinzione tra loro solo quando si comportano diversamente.

PhET Explorations: States of Matter-Basics

Calda, raffredda e comprimi atomi e molecole e guarda come cambiano tra le fasi solida, liquida e gassosa.

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Riassunto della sezione

• Un fluido è uno stato della materia che cede a forze laterali o di taglio. I liquidi e i gas sono entrambi fluidi. La statica dei fluidi è la fisica dei fluidi stazionari.

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