Por Kevin Beck | Atualizado em 24 de março de 2022

Quando pensamos em um líquido, muitas vezes imaginamos água em um copo, um riacho em um rio ou a superfície lisa de um lago. No entanto, a experiência quotidiana de um líquido não capta o quadro científico completo. Abaixo, investigamos o que torna uma substância líquida, como ela se comporta e por que os líquidos são importantes – da engenharia à biologia humana.

Estados da matéria:sólido, líquido, gasoso

Toda matéria existe em um dos três estados primários. Os sólidos têm partículas compactadas e regularmente dispostas que vibram no lugar. Os gases possuem partículas amplamente espaçadas que se movem livremente e ocupam qualquer volume disponível. Os líquidos situam-se entre estes extremos:as suas partículas estão próximas umas das outras, mas carecem de uma forma fixa, permitindo-lhes fluir e conformar-se aos seus recipientes.

O que constitui um fluido?

Na física, um fluido refere-se a qualquer substância que não resista à deformação. Este termo abrangente inclui líquidos e gases. Os fluidos podem ser descritos pelas mesmas equações fundamentais – mais notavelmente as equações de Navier-Stokes – quer a substância seja água ou ar. Este tratamento unificado explica por que um corredor de maratona deve administrar a perda de líquidos com o mesmo cuidado que um piloto de avião gerencia o fluxo de ar.

Principais propriedades dos fluidos

Os fluidos são caracterizados por três grandes categorias de propriedades:

• Propriedades cinemáticas: velocidade, aceleração e campo de fluxo.
• Propriedades termodinâmicas: temperatura, pressão, densidade, energia interna, entropia específica e entalpia específica.
• Propriedades diversas: viscosidade (atrito interno), tensão superficial e pressão de vapor.

Essas propriedades governam tudo, desde como uma gota de óleo se espalha em uma superfície até como o ar flui ao redor da asa de um avião.

Fluidos Comuns na Vida Diária

A água e o ar dominam as discussões diárias sobre fluidos, mas uma variedade de outros líquidos – petróleo, gasolina, querosene, solventes e até bebidas – desempenham papéis críticos na indústria e na conveniência diária. Muitos destes líquidos são perigosos; o armazenamento adequado é essencial para evitar ingestão ou exposição acidental.

No corpo humano, os líquidos são essenciais. Embora o sangue contenha sólidos (células e proteínas), seu componente plasmático se comporta como um líquido. A hidratação adequada é vital para o desempenho atlético, mas muitos atletas ainda sofrem desidratação apesar do reabastecimento frequente.

Fluxo de Fluidos e Mecânica

A mecânica dos fluidos estuda como os fluidos se movem e interagem com seu ambiente. Ao contrário dos sólidos, os fluidos podem cisalhar – camadas de fluido deslizam umas sobre as outras – criando fenômenos como redemoinhos e turbulência. A tensão de cisalhamento τ é calculado como:

τ =μ(du/dy)

onde μ é a viscosidade dinâmica e du/dy é o gradiente de velocidade.

Duas forças críticas em aerodinâmica e hidrodinâmica são arrasto e sustentação:

• Arrastar:FD =C_D ρ A (v^2/2)
• Elevação:FL =C_L ρ A (v^2/2)

Aqui, ρ é a densidade do fluido, A é a área da seção transversal, v é a velocidade e C_D ou C_L são constantes dependentes da forma.

Líquidos na Fisiologia Humana

A água constitui cerca de 60% do peso corporal de um adulto. Dois terços disso – cerca de 40% do peso corporal total – é líquido intracelular; o terço restante é líquido extracelular. O plasma sanguíneo, que é a parte líquida do sangue, representa cerca de um quarto do líquido extracelular, ou 5% do peso corporal total.

Para um indivíduo de 70 kg (154 lb):

• Água no corpo:0,60 × 70kg =42kg
• Líquido extracelular:~14kg
• Plasma sanguíneo:~3,5kg
• Volume sanguíneo total:3,5kg ÷ 0,60 ≈ 5,8kg

Esses cálculos ilustram a importância de manter o equilíbrio de fluidos para a saúde e o desempenho.