Figure 1. (a) Os átomos de um sólido têm sempre os mesmos vizinhos, mantidos perto de casa pelas forças aqui representadas por molas. Estes átomos estão essencialmente em contacto uns com os outros. Uma rocha é um exemplo de um sólido. Esta rocha mantém a sua forma devido às forças que mantêm os seus átomos juntos. (b) Os átomos de um líquido também estão em contacto próximo, mas podem deslizar uns sobre os outros. As forças entre eles resistem fortemente às tentativas de os empurrar para mais perto uns dos outros e também de os manter em contacto próximo. A água é um exemplo de um líquido. A água pode fluir, mas também permanece num recipiente aberto devido às forças entre os seus átomos. (c) Os átomos de um gás são separados por distâncias consideravelmente maiores do que o tamanho dos próprios átomos, e movem-se livremente. Um gás deve ser mantido num recipiente fechado para evitar que se mova livremente.

Os átomos nos sólidos estão em contacto próximo, com forças entre eles que permitem que os átomos vibrem mas não mudem de posição com os átomos vizinhos. (Estas forças podem ser pensadas como molas que podem ser esticadas ou comprimidas, mas não facilmente quebradas). Assim, um sólido resiste a todos os tipos de tensão. Um sólido não pode ser facilmente deformado porque os átomos que compõem o sólido não são capazes de se mover livremente. Os sólidos também resistem à compressão, porque os seus átomos formam parte de uma estrutura em que os átomos estão a uma distância relativamente fixa entre si. Sob compressão, os átomos seriam forçados uns nos outros. A maioria dos exemplos que estudamos até agora tem envolvido objetos sólidos que deformam muito pouco quando estressados.

Em contraste, os líquidos deformam-se facilmente quando estressados e não voltam à sua forma original uma vez que a força é removida porque os átomos estão livres para deslizar e mudar os vizinhos – ou seja, eles fluem (assim eles são um tipo de fluido), com as moléculas mantidas juntas por sua atração mútua. Quando um líquido é colocado num recipiente sem tampa, ele permanece no recipiente (desde que o recipiente não tenha buracos abaixo da superfície do líquido!). Como os átomos estão bem embalados, os líquidos, como os sólidos, resistem à compressão.

Os átomos dos gases são separados por distâncias que são grandes em comparação com o tamanho dos átomos. As forças entre os átomos dos gases são, portanto, muito fracas, excepto quando os átomos colidem uns com os outros. Assim, os gases não só fluem (e são, portanto, considerados fluidos) como são relativamente fáceis de comprimir porque há muito espaço e pouca força entre os átomos. Quando colocados num recipiente aberto, os gases, ao contrário dos líquidos, escapam. A principal distinção é que os gases são facilmente comprimidos, enquanto que os líquidos não o são. Geralmente nos referiremos tanto aos gases como aos líquidos simplesmente como fluidos, e faremos uma distinção entre eles apenas quando se comportam de forma diferente.

PhET Explorations: Estados da Matéria Básica

Aqueça, arrefeça e comprima átomos e moléculas e observe como elas mudam entre as fases sólida, líquida e gasosa.

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Secção Resumo

• Um fluido é um estado da matéria que cede a forças laterais ou de cisalhamento. Líquidos e gases são ambos fluidos. A estática do fluido é a física dos fluidos estacionários.