Els fluids són substàncies que poden fluir, com ara l'aigua o l'oli. En física, es defineix el flux com el moviment dels fluids. Aquestes substàncies no tenen una forma fixa, per la qual cosa poden adaptar-se a la forma del recipient on es trobin.
La mecànica de fluids és la branca de la física que estudia el comportament dels fluids. Aquesta branca es divideix en la dinàmica (si estan en moviment) i en l'estàtica (si estan en repòs).
Per això cal conèixer bé el concepte de fluid, les seves característiques principals, els diferents tipus en què es classifiquen i les propietats que els defineixen.
Què és un fluid?
Un fluid és un tipus de medi continu constituït per un conjunt de partícules que es mantenen unides per una força d'atracció feble.
Els fluids són una de les quatre categories de la matèria. La matèria es pot dividir en sòlids, líquids, gasosos i plasma.
A diferència dels sòlids, un fluid no pot suportar un esforç tallant durant un temps apreciable.
Els líquids tenen una forma definida, però un volum variable. Això significa que els líquids es poden canviar de forma i adaptar als recipients que els contenen, però no es poden expandir o contraure lliurement. D'altra banda, els gasos no tenen ni forma ni volum definits.
Tipus de fluids
Els fluids es poden classificar en diversos tipus, depenent del seu comportament en resposta a les forces:
Fluids newtonians
Als fluids newtonians la viscositat es considera constant. Els fluids newtonians són aquells que segueixen les lleis de Newton per al moviment dels fluids en què la viscositat es considera constant. La corba que descriu la relació entre lesforç contra la seva velocitat de deformació és lineal.
La majoria dels líquids i gasos comuns entren en aquesta categoria.
Fluids no newtonians
Un fluid no newtonià és un líquid que no es comporta d'acord amb la llei de viscositat de Newton.
Quan és en repòs, es comporta com un líquid. Tot i això, amb una força aplicada o en variar la temperatura, la seva viscositat varia. És a dir, no té un valor de viscositat definit i constant.
En general, al bajar la temperatura en un fluido aumenta su viscosidad.
La majoria dels fluids no newtonians són més viscosos quan se'ls sotmet a una força lenta i menys viscosos quan se'ls sotmet a una força ràpida.
Propietats dels fluids en física
Les propietats d'un fluid són les que defineixen com es comporta un fluid o gas tant en repòs com en moviment. Hi ha propietats primàries i propietats secundàries del fluid.
Propietats primàries
-
La pressió indica la força per unitat dàrea.
-
La temperatura mesura la noció de calor dun fluid. La temperatura està relacionada amb lenergia cinètica de les partícules del sistema.
-
Lenergia interna és lenergia total que conté un sistema termodinàmic.
-
Entalpia
-
L'entropia és la magnitud termodinàmica que permet calcular la part de l'energia calorífica que no es pot utilitzar per produir feina
-
La calor específica és la quantitat de calor necessària per elevar la temperatura a un valor determinat.
-
La viscositat és la dificultat per fluir.
Propietats secundàries
Caracteritzen el comportament específic dels fluids.
-
La viscosidad de un fluido representa la resistencia que presenta éste a fluir.
-
La conductivitat tèrmica indica la facilitat amb què la calor passa a través del fluid.
-
La tensió superficial és una manifestació de les forces intermoleculars a l'interior dels líquids. La tensió superficial comporta que la superfície de qualsevol líquid es comporti com si sobre aquesta existís una membrana de tensió
-
La compressió és la variació que experimenta un fluid degut a esforços de pressió.
