Fluido

Si definisce fluido un materiale (generalmente costituito da una sostanza o da una miscela di più sostanze) che si deforma illimitatamente (fluisce) se sottoposto a uno sforzo di taglio, indipendentemente dall'entità di quest'ultimo: è un particolare stato della materia che comprende i liquidi, gli aeriformi, il plasma e, in alcuni casi, i solidi plastici.

Descrizione

Studio dei fluidi

Impatto di una goccia d'acqua su una superficie liquida.

Lo studio dei fluidi è detto fluidomeccanica. Nella fluidomeccanica si distinguono le seguenti branche:

• fluidostatica: se il fluido studiato è fermo;
• 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 forma propria, mentre i fluidi assumono la forma del recipiente che li contiene.

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 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) viscoelastici. La scienza che si occupa di studiare il legame costitutivo tra sforzi e deformazioni è detta reologia.

Differenza tra fluidi liquidi e fluidi 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 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:

• fluidi newtoniani: per i quali gli sforzi sono direttamente proporzionali alla velocità di deformazione;
• fluidi non-newtoniani: dove lo sforzo non è direttamente proporzionale alla velocità di deformazione.

Il comportamento dei fluidi è descritto da una serie di 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).

Bibliografia

• (EN) R.K. Bansal, A Text Book of Fluid Mechanics and Hydraulic Machines, Firewall Media, 2005, ISBN 81-7008-311-7.
• (EN) DOE Fundamentals Handbook: Thermodynamics, heat transfer, and fluid flow, vol. 1, Washington, U.S. Department of Energy, 1992.

Voci correlate

• Fluido ideale
• Fluidodinamica
• Meccanica dei fluidi
• Gas
• Liquido
• Aeriforme
• Vapore
• Superfluido
• Reologia

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• Fluido, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• Stefano Ludovico Straneo, FLUIDI, in Enciclopedia Italiana, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 1932.
• Fluido, in Dizionario delle scienze fisiche, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 1996.
• Flùido, su Vocabolario Treccani, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• flùido, su sapere.it, De Agostini.
• (EN) fluid, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Opere riguardanti Fluids, su Open Library, Internet Archive.