miniatura|300px|A formação de uma gota esférica de água minimiza a área de superfície, resultado da tensão superficial quando outros efeitos, como a gravidade, são pequenos.
Um líquido é um estado da matéria com volume aproximadamente definido, mas sem forma fixa. Quando confinado em um recipiente e submetido à gravidade, um líquido em repouso ocupa sua parte inferior e se adapta às paredes que o contêm.Em condições de imponderabilidade, a distribuição do líquido no recipiente pode ser determinada principalmente pela tensão superficial e pelo molhamento das paredes. Outras acelerações também podem deslocá-lo, como ocorre com um motor de aceleração de propelente. Na superfície da Terra, a tensão superficial pode predominar sobre a gravidade em gotas pequenas, como as de um aerossol. Os líquidos têm baixa compressibilidade e seu volume varia relativamente pouco com a pressão. A densidade de um líquido costuma ser próxima à de um sólido e muito maior que a de um gás longe do ponto crítico. Os líquidos são uma forma de matéria condensada, assim como os sólidos, e uma forma de fluido, assim como os gases.
Em um líquido, as partículas constituintes permanecem próximas umas das outras, mas conservam mobilidade suficiente para mudar continuamente de posição e de vizinhança. As interações entre elas mantêm a coesão do líquido sem fixá-las em posições permanentes. Nos sólidos cristalinos, as partículas ocupam posições ordenadas e seu movimento térmico ocorre em torno dessas posições. Nos gases diluídos, as partículas ficam muito mais afastadas e se movem livremente entre colisões.
Com o aumento da temperatura, a energia térmica e, em geral, a mobilidade das partículas aumentam. A pressão de vapor também cresce. Para uma substância pura, a temperatura de ebulição de equilíbrio corresponde àquela em que a pressão de vapor alcança a pressão externa. Com o resfriamento, a mobilidade das partículas diminui. A cristalização pode ocorrer na temperatura de congelamento correspondente à pressão considerada ou ser retardada por sobre-resfriamento.
A estabilidade da fase líquida depende da temperatura e da pressão. Fora da região líquida de um diagrama de fase, uma substância pode solidificar, vaporizar ou, acima de sua temperatura e pressão críticas, formar um fluido supercrítico.
Exemplos Apenas dois elementos químicos são líquidos nas condições padrão de temperatura e pressão: mercúrio e bromo. Césio, gálio e rubídio têm pontos de fusão medidos pouco acima da temperatura ambiente. O frâncio também costuma ser incluído entre os elementos com ponto de fusão próximo à temperatura ambiente, mas esse valor não foi medido diretamente, pois o elemento não possui isótopos estáveis e não pode ser isolado em quantidade macroscópica. Uma avaliação do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos recomenda o valor estimado de 300 ± 3 K.
Em fórmulas e equações químicas, o estado líquido pode ser indicado pelo símbolo (l) após a fórmula da substância, como em H2O(l).
Entre as substâncias puras líquidas em condições próximas às ambientes estão a água, o etanol e muitos outros solventes orgânicos. A água líquida é necessária para todas as formas de vida conhecidas. Entre os líquidos inorgânicos dessa categoria estão os solventes inorgânicos não aquosos e muitos ácidos.
Entre as misturas líquidas à temperatura ambiente estão ligas como o Galinstan, composto por gálio, índio e estanho, e alguns amálgamas, ligas que contêm mercúrio. A liga eutética de gálio, índio e estanho pode apresentar sobrefusão. Em amostras estudadas, a fusão ocorreu perto de 10 °C, mas o líquido permaneceu sobre-resfriado até cerca de −10 °C antes de solidificar. Certas misturas, como a liga metálica de sódio e potássio NaK, são líquidas à temperatura ambiente mesmo quando os elementos individuais são sólidos nas mesmas condições, como ocorre em uma mistura eutética. Entre as misturas líquidas cotidianas estão soluções aquosas, como a lixívia doméstica, outras misturas de substâncias diferentes, como óleo mineral e gasolina, emulsões como vinagrete ou maionese, suspensões como o sangue e coloides como tinta e leite.
Muitos gases podem ser liquefeitos por resfriamento e compressão, produzindo líquidos como oxigênio líquido, nitrogênio líquido, hidrogênio líquido e hélio líquido. Nem todos os gases podem formar uma fase líquida a qualquer pressão e temperatura. O dióxido de carbono, por exemplo, não possui fase líquida estável à pressão atmosférica. Seu ponto triplo ocorre a cerca de 0,5185 MPa e 216,58 K. Para obter a fase líquida, é necessário alcançar essa pressão e permanecer na região apropriada de seu diagrama de fases, abaixo da temperatura crítica. O hélio-4 é excepcional: à pressão atmosférica permanece líquido quando resfriado em direção a 0 K e, a temperaturas muito baixas, requer pressão da ordem de 2,5 MPa para solidificar.
Propriedades Volume miniatura|Cavitação na água causada pela hélice de uma embarcação
Quantidades de líquidos são medidas em unidades de volume. Entre elas estão o metro cúbico, unidade do SI, e seus submúltiplos. O decímetro cúbico corresponde a um litro, com 1 dm3 = 1 L = 0,001 m3. O centímetro cúbico corresponde a um mililitro, com 1 cm3 = 1 mL = 0,001 L = 10−6 m3.
O volume de uma quantidade de líquido de composição fixa é determinado por sua temperatura e pressão. Em geral, os líquidos se expandem quando aquecidos e se contraem quando resfriados. A água entre 0 °C e aproximadamente 4 °C, à pressão atmosférica, é uma exceção.
Os líquidos apresentam pouca compressibilidade. Perto da temperatura ambiente e para pequenos aumentos de pressão, a água comprime-se cerca de 45,8 partes por milhão para cada aumento de 1 bar. Sob cerca de 400 MPa de pressão à temperatura ambiente, a água sofre redução de volume de cerca de 11%. A baixa compressibilidade é útil em sistemas hidráulicos porque limita a energia armazenada na compressão do fluido. Em um fluido confinado em equilíbrio, uma variação de pressão aplicada é transmitida a todas as partes do fluido e às paredes do recipiente, princípio conhecido como princípio de Pascal.
A compressibilidade, embora pequena, não é nula. No golpe de aríete, uma mudança rápida na velocidade do escoamento, como a causada pelo fechamento súbito de uma válvula, produz uma onda de pressão cuja velocidade depende da compressibilidade do líquido e da elasticidade da tubulação. A cavitação tem origem diferente. Ela ocorre quando a pressão local cai suficientemente abaixo da pressão de vapor do líquido, permitindo a formação e o crescimento de cavidades de vapor. Quando essas cavidades chegam a regiões de pressão maior, colapsam e podem produzir jatos, ondas de choque e erosão em superfícies sólidas próximas.
Pressão
Em um campo gravitacional, os líquidos exercem pressão sobre as paredes do recipiente e sobre qualquer objeto no interior do líquido. Em repouso, a pressão em um ponto atua igualmente em todas as direções e aumenta com a profundidade. Se um líquido está em repouso em um campo gravitacional uniforme, a pressão a uma profundidade é dada por
Nessa expressão, é a pressão na superfície, é a densidade do líquido, suposta uniforme com a profundidade, e é a aceleração gravitacional. Em um corpo de água aberto ao ar, é a pressão atmosférica.
Empuxo Líquidos estáticos em campos gravitacionais uniformes também apresentam empuxo. A variação da pressão com a profundidade produz sobre um objeto imerso uma força de pressão resultante dirigida para cima, cuja intensidade é igual ao peso do líquido deslocado. Esse é o princípio de Arquimedes. Para um objeto inteiramente submerso, sujeito apenas ao peso e ao empuxo, a força resultante aponta para cima quando sua densidade média é menor que a do líquido e para baixo quando é maior. Ao flutuar em equilíbrio na superfície, o objeto desloca uma quantidade de líquido cujo peso iguala seu próprio peso.
Superfícies
miniatura|250px|Ondas superficiais na água
A interface entre um líquido e o gás ou vapor acima dele, quando não é delimitada por uma parede sólida, é chamada superfície livre.
Quando um líquido não ocupa todo o recipiente, pode haver uma superfície livre além das interfaces com as paredes. A presença de uma superfície introduz fenômenos diferentes daqueles encontrados no interior do líquido. Uma molécula na superfície possui um ambiente molecular diferente daquele encontrado no interior. Em termos energéticos, a criação de área interfacial exige energia livre. A tensão superficial corresponde à variação dessa energia livre por unidade de área, sob condições termodinâmicas especificadas, e pode ser expressa em J/m2, equivalentes dimensionalmente a N/m. Líquidos com forças coesivas fortes tendem a apresentar tensões superficiais elevadas.
Em uma interface curva em equilíbrio, com tensão superficial uniforme, a equação de Young-Laplace relaciona o salto de pressão à tensão superficial e aos dois raios principais de curvatura, e :
Os sinais dos raios dependem da convenção adotada. Para uma gota esférica de raio , o módulo do salto de pressão é .
Uma consequência prática da tensão superficial é que os líquidos tendem a minimizar sua área superficial, formando gotas e bolhas aproximadamente esféricas quando outros efeitos, como a gravidade, são pequenos. A tensão superficial também está envolvida em fenômenos como ondas superficiais, capilaridade, molhabilidade e ondulações capilares. Em líquidos sob confinamento em nanoescala, os efeitos de superfície podem predominar porque uma fração muito maior das partículas fica próxima a uma interface.
A molhabilidade de um sólido por um líquido não é determinada apenas pela tensão superficial do líquido. Em uma superfície sólida ideal, o ângulo de contato depende do balanço entre as tensões interfaciais sólido-vapor, sólido-líquido e líquido-vapor. Um líquido de alta tensão superficial, como o mercúrio, pode formar gotas de grande ângulo de contato sobre certos substratos, mas o grau de molhamento depende do par líquido-superfície considerado.
As tensões superficiais de líquidos comuns ocupam uma faixa relativamente estreita de valores quando comparadas à variação de outras propriedades mecânicas, como a viscosidade.
Fluxo miniatura|Simulação de viscosidade. O fluido à esquerda tem menor viscosidade e comportamento newtoniano, enquanto o líquido à direita tem maior viscosidade e comportamento não newtoniano.
Em uma descrição macroscópica, um líquido simples em repouso não sustenta uma tensão de cisalhamento estática. Quando submetido continuamente a esse tipo de tensão, ele se deforma e escoa. A distinção entre comportamento sólido e fluido pode depender da escala de tempo de observação.
Uma propriedade física que caracteriza o escoamento dos líquidos é a viscosidade. Em termos intuitivos, ela expressa a resistência de um líquido ao escoamento. De forma mais técnica, mede a resistência à deformação a uma determinada taxa, como no cisalhamento causado por um gradiente de velocidade. Um exemplo é o líquido que flui por uma tubulação. Nesse caso, o líquido sofre deformação por cisalhamento porque se move mais devagar junto às paredes do tubo que perto do centro. Como resultado, apresenta resistência viscosa ao escoamento. Para manter o fluxo, é necessário aplicar uma força externa, como uma diferença de pressão entre as extremidades do tubo.
Em 1900, durante a construção do dirigível SDN-4, Santos Dumont adotou lastros líquidos e precisou lidar com a instabilidade causada pelo movimento do líquido.
A viscosidade da maioria dos líquidos diminui com o aumento da temperatura.