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Os três estados da matéria

Quando se discute as propriedades da matéria é conveniente classificá-las em três estados: gasoso, líquido e sólido. Muitas substâncias podem passar de um estado para outro por variação da temperatura e de pressão. O exemplo mais familiar é a água. Na realidade é a única substância comumente encontrada nos três estados (vapor, água líquida e gelo). Você sem dúvida viu a cera da vela se transformar de sólido em líquido quando aquecida e também deve ter visto ar líquido que na realidade é nitrogênio no estado líquido. Estas transformações de substâncias de um estado para outro são comuns em muitos processos industriais e de laboratório.

Um sólido é caracterizado por ter volume e forma definidos. Sua forma pode ser mudada só pela aplicação de uma força considerável, como a necessária para dobrar uma barra de aço. Esta rigidez da forma é o resultado da ação de fortes forças entre as moléculas do sólido que as mantém em posições relativas fixas. Para dobrar um sólido este arranjo molecular muito estável deve ser alterado e isto requer a aplicação de uma força considerável.

Um líquido é caracterizado por ter um volume definido mas não uma forma definida. Um líquido toma a forma do recipiente que o contém. Tem um volume definido, que mantém apesar das mudanças de sua forma. As moléculas de um líquido estão quase tão próximas como as de um sólido, mas elas não tem uma posição determinada. É porque as moléculas de um líquido movem-se livremente umas em relação às outras que um líquido não tem rigidez. Por outro lado, é por causa das fortes forças de atração entre suas moléculas que uma determinada quantidade de líquido ocupa um volume definido, independentemente de sua forma.

Um gás é caracterizado por não ter nem volume e nem forma definidos. Um gás expandir-se-á para ocupar qualquer recipiente em que seja colocado, e se o recipiente for aberto o gás sairá pela abertura. (Só a força da gravidade da Terra impede que a atmosfera gasosa se expanda para o espaço. A Lua, que exerce só um sexto da força gravitacional da Terra, não consegue reter uma atmosfera gasosa). Num gás rarefeito as moléculas estão tão afastadas que só exercem forças entre si quando se chocam. Consequentemente cada molécula se desloca livremente em linha reta até colidir com outra molécula ou com a parede do recipiente. É este movimento molecular irrestrito que dá ao gás sua expansibilidade inerente. Além do mais a tendência de todos os gases muito rarefeitos é de ter as mesmas propriedades, porque a freqüência das colisões moleculares é tão pequena que o comportamento dos diferentes gases não é afetado por diferença na natureza das forças entre as moléculas.
As propriedades dos gases resultam de sua expansibilidade ao passo que as propriedades dos líquidos resultam do fato de possuírem uma superfície. Não obstante gases e líquidos têm em comum muitas propriedades que resultam da falta de rigidez. A palavra fluido é usada quando se trata das propriedades que são comuns a ambos.