Figuur 1. (a) Atomen in een vaste stof hebben altijd dezelfde buren, die dicht bij huis worden gehouden door krachten die hier worden voorgesteld door veren. Deze atomen staan in wezen met elkaar in contact. Een rots is een voorbeeld van een vast lichaam. Dit gesteente behoudt zijn vorm door de krachten die de atomen bij elkaar houden. (b) Atomen in een vloeistof staan ook in nauw contact met elkaar, maar kunnen over elkaar heen glijden. De onderlinge krachten verzetten zich sterk tegen pogingen om ze dichter bij elkaar te duwen en houden ze ook in nauw contact. Water is een voorbeeld van een vloeistof. Water kan stromen, maar het blijft ook in een open vat vanwege de krachten tussen de atomen. (c) Atomen in een gas worden gescheiden door afstanden die aanzienlijk groter zijn dan de grootte van de atomen zelf, en ze bewegen vrij. Een gas moet in een gesloten vat worden gehouden om te voorkomen dat het zich vrij kan bewegen.

Atomen in vaste stoffen staan in nauw contact met elkaar, met onderlinge krachten die de atomen in staat stellen te trillen, maar niet van positie te veranderen met naburige atomen. (Deze krachten kunnen worden opgevat als veren die kunnen worden uitgerekt of samengedrukt, maar niet gemakkelijk kunnen worden gebroken). Een vast lichaam is dus bestand tegen alle soorten spanning. Een vast lichaam kan niet gemakkelijk worden vervormd, omdat de atomen waaruit het vast lichaam is opgebouwd, niet vrij kunnen bewegen. Vaste stoffen zijn ook bestand tegen samendrukken, omdat hun atomen deel uitmaken van een rasterstructuur waarin de atomen een relatief vaste afstand tot elkaar hebben. Bij samendrukking zouden de atomen in elkaar gedrukt worden. Bij de meeste voorbeelden die we tot nu toe hebben bestudeerd, gaat het om vaste voorwerpen die bij belasting zeer weinig vervormen.

Vloeistoffen daarentegen vervormen gemakkelijk wanneer zij onder spanning staan en veren niet terug naar hun oorspronkelijke vorm wanneer de kracht is opgeheven, omdat de atomen vrij zijn om rond te schuiven en van buur te veranderen – dat wil zeggen, zij stromen (dus zijn zij een soort vloeistof), waarbij de moleculen bijeen worden gehouden door hun onderlinge aantrekkingskracht. Wanneer een vloeistof zonder deksel in een vat wordt gedaan, blijft het in het vat (mits het vat geen gaten heeft onder het vloeistofoppervlak!). Omdat de atomen dicht opeen zitten, weerstaan vloeistoffen, net als vaste stoffen, aan samendrukking.

Atomen in gassen zijn van elkaar gescheiden door afstanden die groot zijn in vergelijking met de grootte van de atomen. De krachten tussen gasatomen zijn daarom zeer zwak, behalve wanneer de atomen tegen elkaar botsen. Gassen stromen dus niet alleen (en worden daarom als vloeistoffen beschouwd), maar zij zijn ook betrekkelijk gemakkelijk samen te persen omdat er veel ruimte en weinig kracht tussen de atomen is. Wanneer gassen in een open vat worden geplaatst, zullen zij, in tegenstelling tot vloeistoffen, ontsnappen. Het belangrijkste onderscheid is dat gassen gemakkelijk kunnen worden samengedrukt, terwijl vloeistoffen dat niet zijn. Over het algemeen zullen we gassen en vloeistoffen gewoon vloeistoffen noemen, en alleen een onderscheid maken wanneer ze zich anders gedragen.

PhET Verkenningen: States of Matter-Basics

Verwarm, koel en comprimeer atomen en moleculen en kijk hoe ze veranderen tussen vaste, vloeibare en gasvormige fasen.

Klik om de simulatie te downloaden. Uitvoeren met Java.

Samenvatting van het hoofdstuk

• Een vloeistof is een toestand van materie die zich onderwerpt aan zijwaartse of schuifkrachten. Vloeistoffen en gassen zijn beide vloeistoffen. Vloeistofstatica is de fysica van stationaire vloeistoffen.