Skip to main content
Global

11.1: O que é um fluido?

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    195213

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Objetivos de

    Ao final desta seção, você poderá:

    • Declare as fases comuns da matéria.
    • Explique as características físicas de sólidos, líquidos e gases.
    • Descreva a disposição dos átomos em sólidos, líquidos e gases.

    A matéria geralmente existe como um sólido, líquido ou gás; esses estados são conhecidos como as três fases comuns da matéria. Os sólidos têm uma forma e um volume específicos, os líquidos têm um volume definido, mas sua forma muda dependendo do recipiente em que são mantidos, e os gases não têm uma forma definida nem um volume específico à medida que suas moléculas se movem para encher o recipiente em que são mantidos (Figura\(\PageIndex{1}\)). Líquidos e gases são considerados fluidos porque cedem às forças de cisalhamento, enquanto os sólidos resistem a elas. Observe que até que ponto os fluidos cedem às forças de cisalhamento (e, portanto, fluem com facilidade e rapidez) depende de uma quantidade chamada viscosidade, que é discutida em detalhes em Viscosidade e Fluxo Laminar; Lei de Poiseuille. Podemos entender as fases da matéria e o que constitui um fluido considerando as forças entre os átomos que compõem a matéria nas três fases.

    Essa figura tem três partes. A parte a mostra um sólido, e os átomos no sólido são mostrados como pequenas esferas vermelhas mantidas juntas em uma grade. A parte b mostra um líquido em um recipiente cilíndrico curto, e os átomos no líquido são representados por pequenas esferas vermelhas que podem se mover umas sobre as outras. O movimento dos átomos é representado por setas. A parte c mostra um cilindro rotulado para indicar que contém gás oxigênio. Os átomos do gás são representados por pequenas esferas vermelhas que se movem. Seu movimento é indicado por setas. /
    Figura\(\PageIndex{1}\): (a) Os átomos em um sólido sempre têm os mesmos vizinhos, mantidos perto de casa por forças representadas aqui por molas. Esses átomos estão essencialmente em contato uns com os outros. Uma rocha é um exemplo de sólido. Essa rocha mantém sua forma por causa das forças que mantêm seus átomos juntos. (b) Os átomos em um líquido também estão em contato próximo, mas podem deslizar um sobre o outro. As forças entre eles resistem fortemente às tentativas de aproximá-los e também mantê-los em contato próximo. A água é um exemplo de líquido. A água pode fluir, mas também permanece em um recipiente aberto por causa das forças entre seus átomos. (c) Os átomos em um gás são separados por distâncias consideravelmente maiores do que o tamanho dos próprios átomos e se movem livremente. Um gás deve ser mantido em um recipiente fechado para evitar que ele se mova livremente.

    Os átomos nos sólidos estão em contato próximo, com forças entre eles que permitem que os átomos vibrem, mas não mudem de posição com os átomos vizinhos. (Essas forças podem ser vistas como molas que podem ser esticadas ou comprimidas, mas não podem ser facilmente quebradas.) Assim, um sólido resiste a todos os tipos de estresse. 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 seus átomos fazem parte de uma estrutura de rede na qual os átomos estão a uma distância relativamente fixa. Sob compressão, os átomos seriam forçados um ao outro. A maioria dos exemplos que estudamos até agora envolveu objetos sólidos que se deformam muito pouco quando estressados.

    Explicação submicroscópica de sólidos e líquidos

    As características atômicas e moleculares explicam e fundamentam as características macroscópicas de sólidos e fluidos. Essa explicação submicroscópica é um tema deste texto e é destacada em Conservação do Momentum. Veja, por exemplo, descrição microscópica de colisões e momento ou descrição microscópica da pressão em um gás. A presente seção é inteiramente dedicada à explicação submicroscópica de sólidos e líquidos.

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

    Os átomos nos gases são separados por distâncias grandes em comparação com o tamanho dos átomos. As forças entre os átomos de gás são, portanto, muito fracas, exceto quando os átomos colidem uns com os outros. Portanto, os gases não apenas fluem (e, portanto, são considerados fluidos), mas são relativamente fáceis de comprimir porque há muito espaço e pouca força entre os átomos. Quando colocados em um recipiente aberto, os gases, diferentemente dos líquidos, escaparão. A principal diferença é que os gases são facilmente comprimidos, enquanto os líquidos não. Em geral, devemos nos referir a gases e líquidos simplesmente como fluidos e fazer uma distinção entre eles somente quando eles se comportam de maneira diferente.

    Explorações PhET: Estados da Matéria - Noções básicas

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

    Resumo

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

    Glossário

    fluidos
    líquidos e gases; um fluido é um estado da matéria que cede às forças de cisalhamento