miniatura|La formació d'una gota esfèrica de líquid minimitza l'àrea superficial, la qual cosa és el resultat natural de la tensió superficial en líquids.
El líquid és un dels estats de la matèria més quotidians. És un fluid, dins del qual els àtoms o molècules que el formen es mouen lliurement en el seu interior. A diferència dels gasos (també fluids), les distàncies entre les seves molècules són quasi invariants pel que se'ls considera pràcticament incompressibles. En canvi, la matèria en estat líquid és fàcilment deformable. La superfície és una superfície lliure en què el líquid no està limitat per un contenidor.
El pas de l'estat sòlid a l'estat líquid es coneix com a fusió, i el pas invers és la solidificació (conegut com a congelació quan es deu a una reducció de la temperatura). El pas de l'estat líquid a l'estat gasós es coneix com a vaporització, i el pas invers és la condensació.
Els líquids no es mesuren en unitats de volum, la del Sistema Internacional és el litre. Alguns exemples de líquids ingerits pels humans són l'aigua, la llet o el vi.
Característiques macroscòpiques miniatura|Els líquids no tenen forma pròpia i s'adapten al recipient que els conté. Macroscòpicament les característiques dels líquids són:
El líquid no té una forma pròpia sinó que vindrà determinada pel recipient que el conté per efecte de la gravetat. Això significa que les partícules líquides (normalment molècules o cúmuls de molècules) tenen llibertat per moure's pel volum, però formen una superfície discreta que no és necessàriament la mateixa que la del recipient. No es pot dir el mateix d'un gas; també se'l pot considerar un fluid, però s'ha de conformar totalment a la forma del seu recipient. La seva superfície lliure és plana i horitzontal en estat de repòs (en realitat això només és cert si es considera un camp gravitatori g uniforme, perquè de fet la superfície del líquid adopta una superfície d'igual energia potencial). El líquid posseeix un volum propi que només canvia amb la temperatura, i en general aquest canvi és petit.
A una temperatura per sota del punt d'ebullició, un líquid s'evaporarà fins que, endins un recipient tancat, la concentració dels vapors pertanyents al líquid assoleixi una pressió parcial en equilibri en el gas. Per tant, cap líquid no pot existir permanentment en un buit total. La superfície del líquid es comporta com una membrana elàstica en què apareix la tensió de superfície, permetent la formació de gotes i bombolles. La capil·laritat és una altra conseqüència de la tensió de superfície. Només els líquids poden presentar immiscibilitat. La barreja més familiar de dos líquids immiscibles en la vida quotidiana és la de l'oli vegetal i l'aigua d'una amanida italiana. Un conjunt familiar de líquids miscibles és l'aigua i l'alcohol. Només els líquids tenen propietats d'humitejament. Al seu respectiu punt d'ebullició, els líquids es transformen en gasos (excepte quan es produeix sobreescalfament), i al seu punt de congelació es converteixen en sòlids (excepte quan es produeix subfusió). Fins i tot per sota del seu punt de fusió, un líquid s'evapora a la superfície. Els objectes immergits en líquids estan subjectes al fenomen de la flotabilitat, que també s'observa en altres fluids, però que és especialment destacable en els líquids a causa de la seva alta densitat. Els components líquids d'una mescla sovint es poden separar els uns dels altres per mitjà d'un procés conegut com a destil·lació fraccionada.
El volum d'una quantitat de líquid no és fixat per la seva temperatura i la seva pressió. A menys que aquest volum es correspongui exactament amb el volum del recipient, s'hi observaran una o més superfícies. Com tots els fluids, els líquids dins d'un camp gravitatori exerceixen pressió contra els costats d'un recipient així com contra qualsevol cosa que hi hagi dins el líquid en si. Aquesta pressió es transmet en totes les direccions i s'incrementa amb la fondària. En l'estudi de la dinàmica de fluids, sovint es tracta els líquids com a incompressibles, especialment a l'hora d'estudiar el flux incompressible.
Si un líquid està en repòs en un camp gravitatori uniforme, la pressió a qualsevol punt determinat ve donada per
en què: = la densitat del líquid (constant assumida) = gravetat = la profunditat del punt per sota de la superfície.
Cal destacar que aquesta fórmula assumeix que la pressió a la superfície lliure és zero, i que es poden negligir els efectes de la tensió de superfície.
En general, els líquids s'expandeixen quan se'ls escalfa, i es contrauen quan se'ls refreda. L'aigua entre 0 °C i 4 °C n'és una excepció notable. Els líquids tenen una compressibilitat reduïda: l'aigua, per exemple, no canvia la seva densitat de manera apreciable a menys que se la sotmeti a una pressió d'aproximadament centenars de bars.
L'oli mineral i la benzina són exemples quotidians de líquids, a part de l'aigua. També hi ha mescles com per exemple la llet, la sang o el lleixiu domèstic.
Característiques microscòpiques L'estudi de les propietats microscòpiques dels líquids és un camp de la física estadística que estudia l'estructura dels materials i la distribució de les partícules que els componen amb l'ajut de càlculs i models, com el mètode de Monte Carlo, basats en la utilització dels ordinadors. La idea és que els característiques d'un líquid no depenen de les característiques intrínseques de les partícules que el componen sinó de la manera com es distribueixen.A General Kinetic Theory of Liquids. I. The Molecular Distribution Functions, M. Born i H. S. Green, doi: 10.1098/rspa.1946.0093; Proceedings of the Royal Society. Londres, 31 de desembre del 1946 vol. 188 no. 1012 10-18.¿Qué es una Teoría de Líquidos? Orlando Guzmán López, ALEPHZERO no. 11, setembre-octubre 1997. Universidad de las Américas, Puebla (México)
Propietats Els líquids són una forma de la matèria de menor energia que els gasos (l'energia cinètica de les seves molècules és insuficient per trencar les forces que es materialitzen a la tensió superficial) però més gran que l'energia de la matèria en estat sòlid (al contrari que els sòlids les molècules dels líquids tenen prou energia cinètica per tal de moure's de manera espontània les unes respecte a les altres).
Viscositat
Una característica dels líquids és la seva viscositat, una mesura de la cohesió de les seves molècules i, en conseqüència, és una mesura de la resistència que presenta aquest a fluir o de la resistència que oposarà a un cos que intenti travessar el líquid. Així, com més gran sigui la viscositat més difícil serà de travessar. Entre l'estat líquid i el sòlid hi ha tot un seguit d'estats intermedis que fa difícil la diferenciació entre els dos estats. De fet el millor test és el de la ruptura, un sòlid es trenca i s'esquerda sota l'efecte d'una força prou gran i aquests efectes romanen un cop desapareix la força que els ha causat; en canvi un líquid se separa i es trona a ajuntar quan desapareix la força sense que en quedi cap altra traça que una ona.
El superfluid, que també és anomenat condensat de Bose-Einstein, és un estat de la matèria que es caracteritza per l'absència total de viscositat (la qual cosa el diferència d'una substància molt fluida, la qual tindria una viscositat propera a zero, però no exactament igual a zero), de manera que, en un circuit tancat, fluiria interminablement sense fricció. Va ser descoberta el 1937 per Piotr Leonídovitx Kapitsa, John F. Allen i Don Miseno, i al seu estudi se l'anomena hidrodinàmica quàntica.
És un fenomen físic que té lloc a molt baixes temperaturas, a prop del zero absolut, límit en el qual cessa tota activitat. Un inconvenient és que gairebé tots els elements es congelen a aquestes temperatures. Però hi ha una excepció: l'heli. Hi ha dos isòtops estables de l'heli, l'heli-4 (que és molt comú) i l'heli-3 (que és estrany) i es produeix en la desintegració beta del triti a reactors nuclears. També es troba a la superfície de la Lluna, arrossegat fins allà pel vent solar.
Els dos isòtops es comporten de maneres molt diferents, la qual cosa serveix per examinar els efectes de les dues estadístiques quàntiques, l'estadística de Fermi-Dirac, a la qual obeeixen les partícules d'espín semi-sencer, i l'estadística de Bose-Einstein, seguida per les partícules d'espín sencer.
Una Característica del superfluid és que poden travessar qualsevol objecte sòlid o qualsevol superfície no porosa, per la seva forta capacitat d'oscil·lació, característica que demostra els arguments de Física Quàntica d'Albert Einstein.
Tensió superficial
Els líquids posseeixen també una tensió superficial que tendeix a presentar la menor superfície lliure possible, d'aquí que un líquid en absència de gravetat adopti la forma esfèrica, que és la que té menor relació àrea/volum (com una gota d'aigua).
Un efecte relacionat amb la tensió superficial és la capil·laritat. La capil·laritat és una propietat dels líquids que depèn de la seva tensió superficial (que al seu torn, depèn de la cohesió o força intermolecular del líquid), que li confereix la capacitat de pujar o baixar per un tub capil·lar de radi determinat. Quan un líquid puja per un tub capil·lar, és degut al fet que la força intermolecular (o cohesió intermolecular) entre les seves molècules és menor a l'adhesió del líquid amb el material del tub (és a dir, és un líquid que mulla). El líquid segueix pujant fins que la tensió superficial és equilibrada pel pes del líquid que omple el tub. Aquest és el cas de l'aigua, i aquesta propietat és la que regula parcialment el seu ascens dins de les plantes, sense utilitzar energia per vèncer la gravetat. No obstant això, quan la cohesió entre les molècules d'un líquid és més potent que l'adhesió al capil·lar (com el cas del mercuri), la tensió superficial fa que el líquid baixi a un nivell inferior, i la seva superfície és convexa.
el menisc és la corba de la superfície d'un líquid que es produeix en resposta a la superfície del seu recipient. Aquesta curvatura pot ser còncava o convexa, segons si les molècules del líquid i les del recipient s'atrauen (aigua i vidre) o repel·leixen (mercuri i vidre), respectivament. La concavitat del menisc s'origina quan les forces d'adhesió entre les molècules d'un líquid i les parets del recipient que el conté són més grans que les forces de cohesió del líquid. La convexitat del menisc sorgeix quan les forces de cohesió són més grans que les d'adhesió.
La tensió superficial actua succionant el líquid quan el menisc és còncau, i rebutjant-quan és convex. En química, és important per realitzar la lectura d'un líquid en qualsevol material volumètric. Per això han de coincidir la corba (més aviat la tangent d'aquesta) amb l'aforament o graduació. Sempre tenint la vista perpendicular a ambdues.
miniatura|La gota A estaria sobre una superfície hidròfoba mentre que la gota C estaria sobre una superfície hidròfila