Con “liquido” in chimica si indica uno degli stati della materia, insieme a “solido” ed aeriforme (gas). Le sue proprietà principali sono: fluidità, elasticità ed incomprimibilità. Generalmente, una sostanza allo stato liquido è meno densa che allo stato solido, ma un’importante eccezione è costituita dall’acqua.
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.
Fluidi newtoniani e non-newtoniani
In meccanica dei fluidi, a seconda di come lo sforzo dipende dal tasso di deformazione dei fluidi, essi possono essere classificati come:
- fluidi newtoniani: per i quali gli sforzi sono direttamente proporzionali alla velocità di deformazione (la velocità di flusso aumenta proporzionalmente alla forza applicata). Matematicamente questi fluidi presentano un legame di proporzionalità diretta tra il tensore degli sforzi viscosi e il tensore delle velocità di deformazione. La costante di proporzionalità è detta viscosità;
- fluidi non-newtoniani: dove lo sforzo non è direttamente proporzionale alla velocità di deformazione (sottoposto a forze di taglio, evidenzia un flusso di scorrimento che può essere: plastico, pseudoplastico, dilatante). Un fluido non newtoniano ha la caratteristica di variare la sua viscosità a seconda delle forze che interagiscono con esso. Se ad esempio gli viene applicata una pressione esso assume temporaneamente le proprietà di un corpo semi-solido. Nei fluidi non-newtoniani pseudoplastici la viscosità diminuisce all’aumentare della velocità di deformazione; nei fluidi non-newtoniani dilatanti: la viscosità aumenta all’aumentare della velocità di deformazione.
Semplificando: se la velocità di deformazione dipende in maniera lineare dallo sforzo di taglio applicato, il fluido è detto “newtoniano”; invece se la velocità di deformazione del fluido dipende in maniera non lineare dallo sforzo di taglio applicato, il fluido viene detto “non newtoniano”.
Inoltre:
- se la viscosità decresce all’aumentare della durata dello sforzo o, in altre parole, se diminuisce nel tempo lo sforzo necessario a mantenere costante la velocità di deformazione, si dice che il fluido è tissotropico;
- se la viscosità cresce all’aumentare della durata dello sforzo, il fluido si dice reopectico o anti-tissotropico;
- se la viscosità decresce all’aumentare della velocità di deformazione si dice che il fluido è assottigliante al taglio o pseudoplastico;
- se la viscosità cresce all’aumentare della velocità di deformazione si dice che il fluido è ispessente al taglio o dilatante;
- se lo sforzo è indipendente dalla velocità di deformazione, il materiale mostra deformazione plastica.
Esempi di fluidi newtoniani
Esempi tipici di fluidi newtoniani sono l’acqua e l’olio (sia alimentare che minerale per motori).
Esempi di fluidi non newtoniani
Un esempio di fluido non newtoniano dilatante, può essere realizzato miscelando acqua e amido di mais (detto anche “maizena”) o fecola di patate. L’applicazione di una forza – per esempio stendendo la superficie con un dito o capovolgendo rapidamente il contenitore in cui è posto – induce il fluido a comportarsi come un solido più che come un liquido. Questa è la proprietà di “ispessimento al taglio” (shear thickening) del fluido non newtoniano. Applicando forze più deboli, come il lento inserimento di un cucchiaio nel fluido, lo manterrà nel suo stato liquido. Una persona che si muova velocemente e che applichi una forza sufficiente con i piedi, può letteralmente camminare sopra un tale liquido. Dal punto di vista pratico, una sostanza definibile come fluido pseudoplastico viene richiesta quando, ad esempio, si devono eseguire processi di verniciatura o serigrafia (esempio: la vernice è fluida finché viene applicata con il pennello o a spruzzo ma diventa molto più viscosa e “non cola” quando la sollecitazione cessa). Fluidi come le vernici sono detti pseudoplastici (in inglese shear-thinning, cioè che si assottigliano al taglio). Altri esempi comuni di fluidi non newtoniani sono rappresentati dal sangue, dall’asfalto, dal dentifricio e, più in generale, dai fluidi polimerici. Tipicamente quindi sono liquidi in sospensione a portare tale caratteristica. Ciò è dovuto alla sparizione dei moti browniani allorquando la sospensione diventa più densa nell’elemento solido rispetto all’elemento liquido, ossia al confine tra liquido in sospensione e solido impregnato, e quindi pur mantenendo all’apparenza la forma liquida è a tutti gli effetti fisicamente un solido.
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Si definisce “soluzione” in chimica una miscela omogenea in cui una o più sostanze sono contenute in una fase liquida o solida o gassosa; una soluzione contiene particelle diverse mescolate e distribuite in modo uniforme nello spazio disponibile in modo che ogni volume di soluzione abbia la medesima composizione degli altri. La misura della quantità di soluto rispetto alla quantità di soluzione è detta concentrazione e viene misurata sia tramite unità fisiche che tramite unità chimiche. In una soluzione viene denominato solvente la sostanza presente in quantità maggiore e soluto (o soluti) la sostanza (o le sostanze) presente in minor quantità. Una soluzione consiste quindi in una miscela di due o più componenti che formano una dispersione molecolare omogenea in una sola fase fisica. Ricordiamo che la “fase” in chimica indica una porzione di materia che, ad occhio nudo o al microscopio ottico, presenta in ogni suo punto le medesime proprietà fisiche e chimiche.
La densità di un materiale è il rapporto tra la sua massa ed il suo volume (cioè massa diviso volume); l’unità di misura della densità è il kg/m³. Nell’uso comune si utilizza talvolta il kg/litro (kg/dm³), che corrisponde esattamente al g/cm³. Il materiale in esame può essere sia un liquido che un solido o un gas. Tale definizione di densità è riferita ad una quantità di materia solida massiccia, vale a dire senza vuoti interni, per tale motivo viene anche detta densità reale in quanto prende in considerazione solo il volume della frazione solida.
Come varierebbero la massa ed il peso del vostro corpo, se in questo momento si teletrasportasse dalla Terra su altri pianeti del Sistema Solare o sul sole stesso?
La densità di un materiale è il rapporto tra la sua massa ed il suo volume (cioè d = m/ V); l’unità di misura della densità è il kg/m³. Nell’uso comune si utilizza talvolta il kg/litro (kg/dm³), che corrisponde esattamente al g/cm³. Il materiale in esame può essere sia un liquido che un solido o un gas.
La salmonella è un’infezione batterica causata dal batterio della salmonella (Salmonella enteritidis e Salmonella typhimurium) ed è causata dalla contagio fecale-orale, dal contatto con superfici contaminate e dall’assunzione di acqua e cibi contaminati, specie se gli alimenti sono crudi. In genere la salmonella non dà grossi problemi, ma cosa accade quando si contrae in gravidanza?
Il genere Salmonella comprende un gruppo molto numeroso di batteri gram-negativi, asporigeni e anaerobi facoltativi, appartenenti alla grande famiglia Enterobacteriaceae. La salmonella in gravidanza può essere trasmessa al feto e ciò avviene attraverso il passaggio per la placenta; la salmonella può essere trasmessa anche durante il passaggio del bimbo nel canale del parto.
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