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Fluido: differenze tra le versioni

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Si definisceUn '''fluido''' è un [[materiale]] (generalmente costituito da una [[sostanza pura|sostanza]] o da una [[miscela (chimica)|miscela]] di più sostanze) che sinon [[Deformazione|deforma]]è illimitatamentedotato (fluisce)di seforma sottopostopropria ae non può sostenere uno [[sforzo di taglio]], indipendentementeper dall'[[Grandezzaun fisica|entità]]tempo diapprezzabile. quest'ultimo:A ècausa undella particolareconfigurazione [[statoplastica delladelle materia]]particelle, checon comprendeil itermine fluido si fa riferimento a [[liquido|liquidi]], gliagli [[Aeriforme|aeriformi]], ilal [[plasma (fisica)|plasma]] e, in alcuni casi, iai [[plasticità (fisica)|solidi plastici]]. Dal punto di vista macroscopico i fluidi sono [[sistemi continui]], composti cioè da un numero infinito di elementi.
 
==Descrizione==
=== Studio dei fluidi ===
Un fluido è dotato di diverse caratteristiche:<ref>Spesso si semplifica il fenomeno fisico attraverso il modello a [[fluido ideale]]; quest'ultimo si definisce come [[corpo omogeneo]], non [[Viscosità|viscoso]]<nowiki/>ed [[Pressione|incompressibile]] (se liquido).</ref> la viscosità, ovvero la facilità con cui un fluido cede allo sforzo di taglio; l'omogeneità, che determina quanto le proprietà fisiche si mantengano costanti all’interno del volume del fluido; la compressibilità, cioè la resistenza alle compressioni; la diffusione, ovvero la capacità di occupare tutto il volume a disposizione. La disciplina che si occupa dello studio dei fluidi in diverse condizioni in relazione alle sue caratteristiche, è detta [[fluidomeccanica]]. Nella fluidomeccanica si distinguono le seguenti branche:<ref>{{Cita|Bansal|p. 1}}.</ref>
[[File:2006-01-28 Drop-impact modified.jpg|thumb|Impatto di una goccia d'acqua su una superficie liquida.]]▼
*[[fluidostatica]]: se il fluido studiato in un sistema di riferimento in cui appare fermo;
Lo studio dei fluidi è detto [[fluidomeccanica]]. Nella fluidomeccanica si distinguono le seguenti branche:<ref>{{Cita|Bansal|p. 1}}</ref>
* [[fluidostaticafluidodinamica]]: se il fluido studiatoè èin fermo;moto.
* [[fluidocinematica]]: se il fluido studiato è in moto e non si considerano le forze agenti su di esso;
* [[fluidodinamica]]: se il fluido studiato è in moto e si considerano le forze agenti su di esso.
 
=== Differenze tra solidi e fluidi ===
Comunemente si usa distinguere i fluidi dai solidi per il fatto che questi ultimi hanno una [[Figura (geometria)|forma]] propria, mentre i fluidi assumono la forma del recipiente che li contiene.<ref>{{Cita|DOE Fundamentals Handbook |p. 99}}.</ref>
 
Nei solidi gli sforzi che si generano in conseguenza di una deformazione sono funzione della deformazione stessa, mentre nei fluidi gli sforzi sono proporzionali alla velocità di deformazione. Il comportamento fluido è caratterizzato dalla [[viscosità]] mentre quello solido dal [[modulo di elasticità]] (o di Young). A livello molecolare questo significa che due particelle di fluido inizialmente contigue possono essere allontanate indefinitamente tra loro da una forza anche piccola e costante; cessata la causa deformante, le particelle non tendono a riavvicinarsi (ritorno elastico): ciò è dovuto alla diversa entità delle forze intermolecolari che agiscono all'interno di un solido e di un liquido.
 
Tale distinzione nettaperò èconsiste in realtà un'approssimazione: la verità è chepoiché in tutti i materiali reali gli sforzi sono funzione sia della deformazione che della velocità di deformazione.<ref>La Ilscienza nettoche prevaleresi occupa di unstudiare comportamentoil rispettolegame all'altrocostitutivo determinatra l'appartenenzasforzi all'unae odeformazioni all'altraè categoriadetta [[reologia]].</ref> EsistonoEcco, anchequindi, che emerge un'ulteriore classificazione dei materiali, una terza per ila qualiquale entrambi i comportamenti coesistono e non è possibile trascurarne né l'uno né l'altro;: si parla in questo caso di fluidi (o solidi) [[viscoelasticità|viscoelastici]]. La scienza che si occupa di studiare il legame costitutivo tra sforzi e deformazioni è detta [[reologia]].▼
A livello molecolare questo significa che due particelle di fluido inizialmente contigue possono essere allontanate indefinitamente tra loro da una forza anche piccola e costante; cessata la causa deformante, le particelle non tendono a riavvicinarsi (ritorno elastico): ciò è dovuto alla diversa entità delle forze intermolecolari che agiscono all'interno di un solido e di un liquido.
 
=== Viscosità lineare e nonlineare ===
▲Tale distinzione netta è in realtà un'approssimazione: la verità è che in tutti i materiali reali gli sforzi sono funzione sia della deformazione che della velocità di deformazione. Il netto prevalere di un comportamento rispetto all'altro determina l'appartenenza all'una o all'altra categoria. Esistono anche materiali per i quali entrambi i comportamenti coesistono e non è possibile trascurarne né l'uno né l'altro; si parla in questo caso di fluidi (o solidi) [[viscoelasticità|viscoelastici]]. La scienza che si occupa di studiare il legame costitutivo tra sforzi e deformazioni è detta [[reologia]].
▲[[File:2006-01-28 Drop-impact modified.jpg|thumb|Impatto di una goccia d'acqua su una superficie liquida.]]A seconda dalla linearità o meno della legge sforzo-deformazione del fluido, i fluidi possono essere classificati come:
* [[fluido newtoniano|fluidi newtoniani]]: per i quali gli sforzi sono ''direttamente''lineari proporzionali allanella (velocità di) deformazione;▼
* [[fluido non newtoniano|fluidi non-newtonianinonlineari]]: dove lo sforzo non è direttamente proporzionale alla velocità di deformazione.▼
 
Il comportamento dei fluidi è descritto da una serie di [[equazione a derivate parziali|equazioni a derivate parziali]], basate sulle leggi di conservazione della massa, del bilancio della quantità di moto e di conservazione dell'energia (talile equazioni perche descrivono i fluidi newtonianilineari sono dettele [[equazionileggi di Navier-Stokes]]).▼
=== Differenza tra liquidi e aeriformi ===
 
I liquidi si differenziano dagli aeriformi per il fatto che formano una superficie ''libera'' (non creata dal contenitore in cui si trova il liquido), cosa che non accade nei gas. La definizione dei [[plasticità (fisica)|solidi plastici]] come fluidi non è così semplice; si può considerare a questo proposito la [[viscosità]] del materiale.
 
=== Fluidi newtoniani e non-newtoniani ===
 
A seconda di come lo sforzo dipende dal tasso di deformazione del fluido, essi possono essere classificati come:
▲* [[fluido newtoniano|fluidi newtoniani]]: per i quali gli sforzi sono ''direttamente'' proporzionali alla velocità di deformazione;
▲* [[fluido non newtoniano|fluidi non-newtoniani]]: dove lo sforzo non è direttamente proporzionale alla velocità di deformazione.
 
▲Il comportamento dei fluidi è descritto da una serie di [[equazione a derivate parziali|equazioni a derivate parziali]], basate sulle leggi di conservazione della massa, del bilancio della quantità di moto e di conservazione dell'energia (tali equazioni per fluidi newtoniani sono dette [[equazioni di Navier-Stokes]]).
 
== Note ==
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== Bibliografia ==
 
* Bird, Steward, Lightfoot, Fenomeni di trasporto, CEA, Milano.
* {{cita libro | cognome= Bansal | nome= R.K. | titolo= A Text Book of Fluid Mechanics and Hydraulic Machines | editore= Firewall Media | città= | anno= 2005 | lingua= inglese | cid= Bansal | url= http://books.google.it/books?id=nCnifcUdNp4C| isbn= 81-7008-311-7 }}
* {{cita libro | titolo= DOE Fundamentals Handbook: Thermodynamics, heat transfer, and fluid flow | editore= U.S. Department of Energy |volume = 1 | città= Washington | anno= 1992 | lingua= inglese | cid= DOE Fundamentals Handbook }}
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* [[Vapore]]
* [[Superfluido]]
* [[Reologia]]
 
== Altri progetti ==
{{interprogetto|preposizione=sul}}
 
== Collegamenti esterni ==
* {{ThesaurusCollegamenti BNCFesterni}}
 
{{Stati della materia}}
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{{Portale|chimica|fisica}}
 
[[Categoria:Meccanica e dinamica dei fluidi| ]]
[[Categoria:Fasi della materia]]
[[Categoria:Fluidi]]
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