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fluidi

Alcune sostanze esistono come gas a temperatura ambiente, alcune esistono come liquidi, mentre altre esistono come solidi. Tutte le sostanze si comportano in modo diverso. Alcuni di loro possono muoversi facilmente, altri non possono muoversi. Alcuni di loro possono cambiare forma, mentre altri non possono cambiare forma.

In questa lezione impareremo a conoscere le sostanze che possono muoversi facilmente e cambiare forma. Insieme sono chiamati FLUIDI. Impariamo:

• Cosa sono i fluidi?
• Esempi di fluidi.
• Le loro caratteristiche.
• Tipi di fluidi.
• Fluidi biologici.

Cosa sono i fluidi?

Di solito si pensa che i fluidi siano la stessa cosa dei liquidi, ma non è la stessa cosa! Il fluido è lo stato di una sostanza specifica, mentre il liquido è uno degli stati della materia. Tutti i liquidi sono fluidi ma non tutti i fluidi sono liquidi. Alcuni di loro sono gas. I fluidi sono tutte le sostanze che possono muoversi facilmente e cambiare forma come liquidi, gas o plasma. Gli esempi più comuni di fluidi sono l'acqua e l'aria. Altri esempi di fluidi sono miele, olio, ossigeno, sangue e così via.

Ciò che è notevole per i fluidi è che possono cambiare facilmente la loro forma, prendono la forma del contenitore in cui sono immagazzinati! Semplice, se versiamo dell'acqua in una bottiglia, allora l'acqua avrà la forma di una bottiglia. Inoltre, ci sono palloncini pieni di gas, come l'elio, che possono essere visti in varie forme, automobili, fiori, pesci, cuori e molto altro ancora. Qui il gas prenderà la forma del pallone. Tutti i liquidi e i gas possono fluire per adattarsi alla forma di ogni possibile contenitore, che sia vetro, bottiglia, scodella o palloncino, ma con un'importante differenza. I gas si espandono fino a riempire il volume di un contenitore, ma i liquidi mantengono un volume relativamente costante ed è probabile che i liquidi non riempiano necessariamente l'intero volume di un contenitore. Ma un gas occupa l'intero volume del contenitore, ad esempio, in un pallone ad elio, il gas elio si diffonde su tutto il pallone.

Il fluido manca di rigidità e non può resistere alla forza quando gli viene applicato. Quindi cosa succede? Quando una forza viene applicata a un materiale e il materiale cede parallelamente a quella forza, si verifica la rottura per taglio. I gas non hanno resistenza al taglio e anche i liquidi non hanno sostanzialmente resistenza al taglio. Piuttosto che resistere alla forza, le molecole di entrambi i gas e liquidi vogliono deformarsi costantemente attorno a una forza di taglio.

Caratteristiche dei fluidi

Alcune delle proprietà dei fluidi che discuteremo sono la viscosità, la compressibilità, la conduttività e la densità.

• La viscosità è la resistenza di un fluido (liquido o gas) a un cambiamento di forma o movimento di porzioni vicine l'una rispetto all'altra. Semplicemente, la viscosità è la resistenza di un fluido allo scorrimento. Un fluido con bassa viscosità scorre facilmente perché la sua composizione molecolare provoca un attrito minimo quando è in movimento. Più un fluido è viscoso, più difficile è farlo scorrere. Ad esempio, lo sciroppo ha una viscosità maggiore dell'acqua. L'acqua scorre più facilmente dello sciroppo. In generale, la viscosità dipende dallo stato di un fluido, come temperatura, pressione e velocità di deformazione. Ti vengono in mente altri esempi di confronto? Il dentifricio è più viscoso dell'acqua. E se confrontiamo miele e succo d'arancia? I gas hanno una viscosità molto bassa. Quasi tutte le pressioni possono far fluire il gas.
  
• La compressibilità si riferisce alla riduzione proporzionale dello spessore del materiale in condizioni prescritte di aumento della pressione o carico di compressione. Per una data massa di fluido, un aumento della pressione provocherà una diminuzione del volume. La compressibilità è una delle caratteristiche in cui variano gas e liquidi. I gas sono comprimibili (la maggior parte del volume di un gas è composta da grandi quantità di spazio vuoto tra le particelle di gas). I liquidi sono considerati incomprimibili. È a causa della qualità delle loro particelle. Il volume del liquido non cambia con la pressione. Ecco perché non è facile comprimerlo. La compressibilità di qualsiasi sostanza è la misura della sua variazione di volume sotto l'azione di forze esterne.
  
• La conduttività è la misura della facilità con cui una carica elettrica o calore può passare attraverso un materiale. I materiali che danno poca resistenza al flusso di una corrente elettrica o di energia termica sono conduttori. La conducibilità termica dei gas e dei liquidi è quindi generalmente inferiore a quella dei solidi. La conduttività termica del liquido dipende dalla natura del liquido. I metalli liquidi hanno una conduttività termica molto più elevata rispetto all'acqua. L'aria e l'acqua sono cattivi conduttori di energia termica.
  
• La densità è la misura di quanto è compatta la massa in una sostanza o oggetto. La densità di un liquido è una misura di quanto è pesante per la quantità misurata. Quindi se provi a pesare quantità o volumi uguali di due liquidi diversi, il liquido che pesa di più diciamo che è più denso. E per quanto riguarda i gas, sappiamo che tutti occupano lo stesso volume su base per mole. Quindi, la densità di un particolare gas dipende dalla sua massa molare (peso molecolare). Un gas con una piccola massa molare avrà una densità inferiore rispetto a un gas con una grande massa molare.

Tipi di fluidi

I fluidi sono classificati in base alle loro proprietà. I tipi di fluidi sono:

1. Fluido ideale

Un fluido ideale è incomprimibile ed è un fluido immaginario che non esiste nella realtà. Inoltre, non ha viscosità. Non esiste un fluido ideale nella realtà.

2. Fluido reale

Un fluido che possiede almeno una certa viscosità è definito fluido reale. In realtà si chiamano fluidi reali tutti i fluidi esistenti o presenti nell'ambiente. Alcuni dei suoi esempi sono acqua, benzina, aria, ecc.

3. Fluido newtoniano

Un fluido che obbedisce alla legge della viscosità di Newton (afferma che "lo sforzo di taglio è direttamente proporzionale al gradiente di velocità" )   è noto come fluido newtoniano. Esempi sono acqua, miele, aria, alcol, ecc.

4. Fluido non newtoniano

Un fluido che non obbedisce alla legge della viscosità di Newton è detto fluido non newtoniano. I fluidi non newtoniani sono sospensioni, gel e colloidi.

5. Fluido incomprimibile

Quando la densità del fluido rimane invariante con l'applicazione di una forza esterna, si dice che è un fluido incomprimibile. Non ci sono fluidi incomprimibili nella realtà. Tutti i fluidi sono comprimibili, ma la quantità di pressione necessaria per comprimere (per provocare una variazione di volume del fluido) dipende dal fluido in questione.

6. Fluido comprimibile

Quando la densità del fluido varia con l'applicazione di una forza esterna, è un fluido comprimibile. Tutti i liquidi sono comprimibili. Anche l'acqua è comprimibile. Le loro densità cambieranno man mano che viene esercitata la pressione. I gas sono altamente comprimibili. Le loro molecole sono separate da distanze maggiori. Rispetto ai liquidi, dove le molecole sono più vicine tra loro, i gas sono più comprimibili.

Fluidi biologici

Anche all'interno del nostro corpo ci sono fluidi. Si chiamano fluidi biologici.

I fluidi biologici includono sangue, urina, saliva, liquido nasale, latte materno e altri.

L'acqua è la base di tutti i fluidi corporei ed è vitale per il funzionamento degli organi, dei tessuti e dei sistemi corporei.

Sommario

Quindi cosa abbiamo imparato?

• I fluidi sono tutte le sostanze che possono muoversi facilmente e cambiare forma come liquidi e gas, come acqua e aria.
• Alcune delle proprietà dei fluidi sono la viscosità, la compressibilità, la conducibilità e la densità.
• I fluidi sono classificati in base alle loro proprietà e possono essere ideali, reali, newtoniani, non newtoniani, fluidi incomprimibili, fluidi comprimibili.
• Anche all'interno del nostro corpo ci sono fluidi, che sono chiamati fluidi biologici.