Come noto dai primi anni di scuola, tre sono gli stati classici di aggregazione della materia: solido, liquido, gassoso. Nello stato solido le molecole sono legate da forze molto intense. Nello stato liquido le forze agenti tra le molecole sono meno intense e queste sono libere di scorrere le une sulle altre. Nello stato gassoso le interazioni fra le molecole sono estremamente deboli ed è loro consentito muoversi indipendentemente.
Lo stato liquido costituisce quindi una sorta di situazione intermedia fra gas e solido. I liquidi, come i gas, prendono la forma del recipiente che li contiene; a differenza dei gas però, non si disperdono a riempire ogni spazio disponibile del contenitore. Infine, i liquidi sono essenzialmente incomprimibili come i solidi e la loro densità è minore di quella di solidi, ma molto maggiore di quella dei gas.
Le molecole nei liquidi sono legate, come già detto, anche se in modo non rigido come nel caso dei solidi, a causa dell’attrazione che esercitano fra loro. All’aumentare della temperatura, le molecole di un liquido aumentano la loro vibrazione e tendono ad allontanarsi l’una dalle altre. Al raggiungimento del punto di ebollizione, caratteristico per ogni liquido, la forza di coesione fra le molecole diminuisce notevolmente ed il liquido passa alla fase gassosa (per esempio l’acqua nella pentola portata a bollore). D’altra parte, se la temperatura di un liquido diminuisce, la distanza fra le molecole si riduce e, quando viene raggiunto il punto di congelamento, anch’esso caratteristico per ogni liquido, i legami fra le molecole diventano più rigidi ed il liquido passa allo stato solido (per esempio l’acqua che ghiaccia).
Queste trasformazioni fisiche sono dette passaggi di fase.
Per spiegare poi la ragione per cui i liquidi formano gocce, occorre invocare una proprietà caratteristica dei liquidi stessi: la tensione superficiale che è dovuta alla forza di coesione fra le molecole liquide. Le gocce di qualsiasi liquido tendono ad assumere la forma sferica, in quanto la sfera è il solido con il minimo rapporto fra area a volume, condizione che minimizza lo stato energetico delle gocce stesse. Questo fenomeno è visibile semplicemente osservando le gocce che cadono da un rubinetto che perde o le gocce d’acqua sulla carrozzeria dell’auto appena lavata.
Sandro Fuzzi
Istituto di Scienze dell'Atmosfera e del Clima, CNR, Bologna