Was ist eine Flüssigkeit? Eigenschaften und Definition

Definition der Fluidität

Die Fluidität ist ein Merkmal von Flüssigkeiten oder Gasen. Sie beschreibt die Fähigkeit, durch eine Öffnung zu fließen, die kleiner ist als das Volumen des Stoffes, sofern dieser in einen Behälter auf gleichem oder niedrigerem Niveau gelangt. Dies unterscheidet sie vom festen Aggregatzustand.

Die Flüssigkeit als Aggregatzustand

Die Flüssigkeit ist einer der vier Aggregatzustände der Materie. Eine Flüssigkeit besitzt bei konstanten Druck- und Temperaturbedingungen ein festes Volumen. Ihre Form ist kugelig, sofern keine äußeren Kräfte auf sie einwirken – wie beispielsweise im freien Fall.^[1] Aufgrund der Schwerkraft passt sie sich der Form ihres Behälters an. Ein Fluid übt in einem Behälter in alle Richtungen den gleichen Druck aus. Wenn eine Flüssigkeit ruht, wird der Druck wie folgt definiert:

Physikalische Eigenschaften von Flüssigkeiten

Flüssigkeiten weisen spezifische Merkmale auf:

• Oberflächenspannung und Kapillarwirkung: Sie dehnen sich bei Temperaturerhöhung meist aus und ziehen sich bei Abkühlung zusammen.
• Auftrieb: Objekte, die in eine Flüssigkeit eingetaucht werden, erfahren eine Auftriebskraft.
• Molekularstruktur: Die Moleküle befinden sich in zufälligen Positionen, die über die Zeit variieren. Die intermolekularen Abstände bleiben innerhalb eines engen Bereichs konstant.

Phasenübergänge und Trennverfahren

Wenn eine Flüssigkeit ihren Siedepunkt überschreitet, geht sie in den gasförmigen Zustand über; bei Erreichen des Gefrierpunkts wird sie fest. Durch fraktionierte Destillation können Flüssigkeiten voneinander getrennt werden, indem sie bis zu ihrem jeweiligen Siedepunkt erhitzt werden. Der Zusammenhalt zwischen den Molekülen ist nicht stark genug, um zu verhindern, dass Oberflächenmoleküle verdampfen.

Molekulare Anordnung und Dichte

Flüssige Stoffe bilden ein Mittelding zwischen festen und gasförmigen Zuständen. Die Moleküle sind nicht so dicht gepackt wie bei Feststoffen, aber weniger getrennt als bei Gasen. In einigen Flüssigkeiten weisen die Moleküle eine bevorzugte Orientierung auf, was zu anisotropen Eigenschaften führt (Eigenschaften wie die Lichtbrechung variieren je nach Richtung innerhalb des Materials).

Unter geeigneten Bedingungen von Temperatur und Druck können die meisten Stoffe als Flüssigkeit vorliegen. Bei atmosphärischem Druck sublimieren manche Feststoffe beim Erhitzen jedoch direkt in den gasförmigen Zustand. Die Dichte von Flüssigkeiten ist in der Regel etwas geringer als die des gleichen Stoffes in fester Form, wobei es Ausnahmen wie Wasser gibt, das in flüssiger Form dichter ist.