سائل

في الفيزياء ، يُعرَّف المائع بأنه سائل أو غاز أو أي مادة أخرى قادرة على الحركة والتشوه ( التدفق ) بشكل مستمر تحت تأثير إجهاد القص أو قوة خارجية. ^{[ 1 ]} تتميز هذه المواد بمعامل قص معدوم ، أو بعبارة أبسط، هي مواد لا تستطيع مقاومة أي قوة قص تؤثر عليها. ^{[ 2 ]}

على الرغم من أن مصطلح "المائع" يشمل عمومًا كلًا من الحالة السائلة والغازية، إلا أن تعريفه يختلف بين فروع العلوم . وتختلف تعريفات المواد الصلبة أيضًا، وتبعًا للمجال، قد تمتلك بعض المواد خصائص المائع والصلبة معًا. ^{[ 3 ]} تبدو الموائع غير النيوتونية، مثل معجون السيليكون، وكأنها مادة صلبة عند تطبيق قوة مفاجئة عليها. ^{[ 4 ]} كما تبدو المواد ذات اللزوجة العالية جدًا ، مثل القار، وكأنها مادة صلبة (انظر تجربة قطرة القار ). في فيزياء الجسيمات ، يُوسّع المفهوم ليشمل المواد المائعة الأخرى غير السوائل والغازات. ^{[ 5 ]} يُشير مصطلح "المائع" في الطب أو علم الأحياء إلى أي مكون سائل في الجسم ( سوائل الجسم )، ^{[ 6 ] [ 7 ]} بينما لا يُستخدم مصطلح "سائل" بهذا المعنى. أحيانًا تُسمى السوائل المُعطاة لتعويض السوائل ، سواءً عن طريق الشرب أو الحقن، بالموائع أيضًا ^{[ 8 ]} (مثل "اشرب الكثير من السوائل"). في مجال الهيدروليكا ، يشير مصطلح "السائل" إلى السوائل ذات خصائص معينة، وهو أوسع نطاقاً من الزيوت (الهيدروليكية). ^{[ 9 ]}

تُظهر السوائل خصائص مثل:

• عدم وجود مقاومة للتشوه الدائم، ومقاومة نسبية فقط للتشوه بطريقة تبديدية واحتكاكية، و
• القدرة على التدفق (وتوصف أيضًا بأنها القدرة على اتخاذ شكل الحاوية).

تُعزى هذه الخصائص عادةً إلى عدم قدرتها على تحمل إجهاد القص في حالة التوازن الساكن . وعلى النقيض من ذلك، تستجيب المواد الصلبة للقص إما بقوة استعادة تشبه قوة الزنبرك - مما يعني أن التشوهات قابلة للانعكاس - أو أنها تتطلب إجهادًا أوليًا معينًا قبل أن تتشوه (انظر اللدونة ).

تستجيب المواد الصلبة بقوى استعادة لكل من إجهادات القص والإجهادات العمودية ، سواءً كانت ضاغطة أو شدية . في المقابل، تستجيب السوائل المثالية بقوى استعادة فقط للإجهادات العمودية، والتي تُسمى الضغط : يمكن أن تتعرض السوائل لكل من الإجهاد الضاغط - الذي يُقابله ضغط موجب - والإجهاد الشدي، الذي يُقابله ضغط سالب . تمتلك كل من المواد الصلبة والسوائل مقاومة شد، وعند تجاوزها في المواد الصلبة يحدث تشوه وكسر لا رجعة فيهما، وفي السوائل يحدث التكهف .

تمتلك كل من المواد الصلبة والسائلة أسطحًا حرة، ويتطلب تكوينها قدرًا من الطاقة الحرة . في حالة المواد الصلبة، يُطلق على مقدار الطاقة الحرة اللازمة لتكوين وحدة مساحة سطح معينة اسم طاقة السطح ، بينما يُطلق على الكمية نفسها في السوائل اسم التوتر السطحي . ونتيجةً للتوتر السطحي، تختلف قدرة السوائل على التدفق عن سلوك المواد الصلبة، مع أن كليهما يميل عند الاتزان إلى تقليل طاقة سطحه إلى أدنى حد : تميل السوائل إلى تكوين قطرات مستديرة ، بينما تميل المواد الصلبة النقية إلى تكوين بلورات . أما الغازات ، التي تفتقر إلى الأسطح الحرة، فتنتشر بحرية .

في المواد الصلبة، يكون إجهاد القص دالةً للانفعال ، أما في السوائل، فيكون إجهاد القص دالةً لمعدل الانفعال . ومن نتائج هذا السلوك قانون باسكال الذي يصف دور الضغط في تحديد حالة السائل.

يمكن وصف سلوك السوائل بواسطة معادلات نافيير-ستوكس - وهي مجموعة من المعادلات التفاضلية الجزئية التي تستند إلى:

• الاستمرارية ( حفظ الكتلة )،
• قانون حفظ الزخم الخطي ،
• قانون حفظ الزخم الزاوي ،
• حفظ الطاقة .

إن دراسة السوائل هي ميكانيكا السوائل ، والتي تنقسم إلى ديناميكا السوائل وسكون السوائل اعتمادًا على ما إذا كان السائل في حالة حركة أم لا.

• موضوع
• سائل
• الغاز
• المائع فوق الحرج

• بيرد، روبرت بايرون؛ ستيوارت، وارن إي؛ لايتفوت، إدوارد ن. (2007). ظواهر النقل . نيويورك: وايلي، الطبعة الثانية المنقحة. ص  912. ISBN 978-0-471-41077-5.