سائل

تُقاس كميات السوائل بوحدات الحجم . وتشمل هذه الوحدات وحدة المتر المكعب (م³ ⁾ في النظام الدولي للوحدات ، وأقسامها، ولا سيما الديسيمتر المكعب، والذي يُسمى عادةً اللتر (1 دسم³ ⁼ 1 لتر = 0.001 م³ ⁾ ، والسنتيمتر المكعب، والذي يُسمى أيضًا المليلتر (1 سم³ ⁼ 1 مل = 0.001 لتر = ^10⁻⁶ م³ ⁾ . ^{[ 8 ]}

يتحدد حجم كمية من السائل بدرجة حرارته وضغطه . تتمدد السوائل عمومًا عند تسخينها، وتنكمش عند تبريدها. ويُعد الماء الذي تتراوح درجة حرارته بين 0 و4 درجات مئوية استثناءً ملحوظًا. ^{[ 9 ]}

من جهة أخرى، تتميز السوائل بانخفاض قابليتها للانضغاط . فالماء، على سبيل المثال، ينضغط بمقدار 46.4 جزءًا في المليون فقط لكل وحدة زيادة في الضغط الجوي (بار). ^{[ 10 ]} عند ضغط يقارب 4000 بار (400 ميجاباسكال أو 58000 رطل لكل بوصة مربعة ) في درجة حرارة الغرفة، لا ينخفض ​​حجم الماء إلا بنسبة 11%. ^{[ 11 ]} هذه الخاصية تجعل السوائل مناسبة لنقل الطاقة الهيدروليكية ، لأن أي تغيير في الضغط عند نقطة معينة في السائل ينتقل دون نقصان إلى جميع أجزاء السائل الأخرى، وبالتالي تُفقد طاقة ضئيلة جدًا على شكل انضغاط. ^{[ 12 ]}

مع ذلك، فإنّ قابلية السوائل الضئيلة للانضغاط تؤدي إلى ظواهر أخرى. يحدث صوت الطرق في الأنابيب، المعروف باسم " مطرقة الماء "، عند إغلاق صمام فجأة، مما يُحدث ارتفاعًا هائلاً في الضغط عند الصمام ينتقل عكسيًا عبر النظام بسرعة تقارب سرعة الصوت. ومن الظواهر الأخرى الناتجة عن عدم انضغاط السوائل ظاهرة التكهف . نظرًا لقلة مرونة السوائل ، يمكن فصلها حرفيًا في مناطق الاضطراب الشديد أو التغير المفاجئ في الاتجاه، مثل الحافة الخلفية لمروحة قارب أو زاوية حادة في أنبوب. يتبخر السائل في منطقة الضغط المنخفض (الفراغ) مُشكِّلًا فقاعات، والتي تنهار بدورها عند دخولها مناطق الضغط العالي. يتسبب هذا في ملء السائل للتجاويف التي خلفتها الفقاعات بقوة موضعية هائلة، مما يؤدي إلى تآكل أي سطح صلب مجاور. ^{[ 13 ]}

في مجال الجاذبية ، تُمارس السوائل ضغطًا على جدران الوعاء وعلى أي شيء داخل السائل نفسه. ينتقل ضغط السائل في جميع الاتجاهات ويزداد مع العمق. إذا كان السائل ساكنًا في مجال جاذبية منتظم، فإن الضغط${\displaystyle p}$على عمق${\displaystyle z}$يتم تحديده بواسطة ^{[ 14 ]}

${\displaystyle p=p_{0}+\rho gz\,}$

أين:

${\displaystyle p_{0}\,}$هو الضغط على السطح

${\displaystyle \rho \,}$هي كثافة السائل، بافتراض أنها منتظمة مع العمق

${\displaystyle g\,}$هو التسارع الجاذبي

بالنسبة لمسطح مائي مكشوف للهواء،${\displaystyle p_{0}}$سيكون ذلك الضغط الجوي .

ما لم يتطابق حجم السائل تمامًا مع حجم وعائه، تُلاحظ سطحية واحدة أو أكثر. يُؤدي وجود السطح إلى ظهور ظواهر جديدة غير موجودة في السائل السائب. وذلك لأن جزيئًا على السطح يرتبط بجزيئات سائلة أخرى فقط على الجانب الداخلي للسطح، مما يُشير إلى وجود قوة محصلة تجذب جزيئات السطح نحو الداخل. وبالمثل، يُمكن وصف هذه القوة من حيث الطاقة: فهناك كمية ثابتة من الطاقة مرتبطة بتكوين سطح ذي مساحة معينة. تُعرف هذه الكمية بخاصية مادية تُسمى التوتر السطحي ، بوحدات الطاقة لكل وحدة مساحة (وحدات النظام الدولي للوحدات: جول / م² ⁾ . تميل السوائل ذات قوى التجاذب بين الجزيئات القوية إلى امتلاك توترات سطحية عالية. ^{[ 16 ]}

من الآثار العملية للتوتر السطحي أن السوائل تميل إلى تقليل مساحة سطحها، مُشكّلةً قطرات وفقاعات كروية ما لم توجد قيود أخرى. كما أن التوتر السطحي مسؤول عن مجموعة من الظواهر الأخرى، بما في ذلك الأمواج السطحية ، والخاصية الشعرية ، والترطيب ، والتموجات . في السوائل المحصورة على المستوى النانوي ، قد تلعب التأثيرات السطحية دورًا مهيمنًا، نظرًا لوجود نسبة أكبر بكثير من الجزيئات بالقرب من السطح، مقارنةً بعينة سائلة ماكروسكوبية.

يؤثر التوتر السطحي للسائل بشكل مباشر على قابليته للترطيب . تتراوح قيم التوتر السطحي لمعظم السوائل الشائعة في حدود عشرات الميلي جول/م² ^، لذا يمكن لقطرات الزيت أو الماء أو الغراء أن تندمج بسهولة وتلتصق بالأسطح الأخرى، بينما قد تصل قيم التوتر السطحي للمعادن السائلة مثل الزئبق إلى مئات الميلي جول/م² ^، وبالتالي لا تندمج القطرات بسهولة وقد لا تتبلل الأسطح إلا في ظل ظروف محددة.

تتراوح قيم التوتر السطحي للسوائل الشائعة ضمن نطاق ضيق نسبيًا عند تعرضها لظروف متغيرة مثل درجة الحرارة، وهو ما يتناقض بشدة مع التباين الهائل الذي يُلاحظ في الخصائص الميكانيكية الأخرى، مثل اللزوجة. ^{[ 17 ]}

تُعدّ اللزوجة خاصية فيزيائية مهمة تُميّز تدفق السوائل . وبشكلٍ مبسط، تصف اللزوجة مقاومة السائل للتدفق. وبشكلٍ أدق، تقيس اللزوجة مقاومة السائل للتشوه بمعدلٍ مُحدد، كما هو الحال عند تعرضه لقوى القص بسرعةٍ مُحددة. ^{[ 18 ]} ومن الأمثلة على ذلك سائل يتدفق عبر أنبوب: في هذه الحالة، يتعرض السائل لتشوه القص لأنه يتدفق ببطءٍ أكبر بالقرب من جدران الأنبوب مقارنةً بمركزه. ونتيجةً لذلك، يُظهر مقاومةً لزجةً للتدفق. وللحفاظ على التدفق، يجب تطبيق قوة خارجية، مثل فرق الضغط بين طرفي الأنبوب.

تقل لزوجة السوائل مع ارتفاع درجة الحرارة. ^{[ 19 ]}

يُعدّ التحكم الدقيق في اللزوجة أمرًا بالغ الأهمية في العديد من التطبيقات، ولا سيما صناعة التشحيم. ومن طرق تحقيق هذا التحكم مزج سائلين أو أكثر ذوي لزوجات مختلفة بنسب دقيقة. ^{[ 20 ]} إضافةً إلى ذلك، توجد إضافات متنوعة قادرة على تعديل اعتماد لزوجة زيوت التشحيم على درجة الحرارة. وتُعدّ هذه الخاصية مهمة لأن الآلات غالبًا ما تعمل ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة (انظر أيضًا مؤشر اللزوجة ). ^{[ 21 ]}

يمكن أن يكون سلوك لزوجة السائل نيوتونيًا أو غير نيوتوني . يُظهر السائل النيوتوني منحنى إجهاد/انفعال خطيًا، أي أن لزوجته مستقلة عن الزمن، ومعدل القص، وتاريخ معدل القص. من أمثلة السوائل النيوتونية: الماء، والجلسرين ، وزيت المحركات ، والعسل ، والزئبق. أما السائل غير النيوتوني، فهو سائل لا تكون لزوجته مستقلة عن هذه العوامل، إذ إما أن تزداد لزوجته (تصبح أكثر كثافة) أو تقل لزوجته (تصبح أقل كثافة) عند تعرضه للقص. من أمثلة السوائل غير النيوتونية: الكاتشب ، والكاسترد ، ومحاليل النشا . ^{[ 22 ]}

سرعة الصوت في السائل تُعطى بالعلاقة التالية:${\displaystyle c={\sqrt {K/\rho }}}$أين${\displaystyle K}$يمثل معامل المرونة الحجمية للسائل و${\displaystyle \rho }$الكثافة. على سبيل المثال، يبلغ معامل المرونة الحجمية للماء حوالي 2.2 جيجا باسكال وكثافته 1000 كجم/م ³ ، مما يعطي سرعة الضوء c = 1.5 كم/ث. ^{[ 23 ]}

على الرغم من أن السوائل لا تُظهر ترتيبًا بعيد المدى كما هو الحال في الشبكة البلورية، إلا أنها تمتلك ترتيبًا قصير المدى ، والذي يستمر على مدى بضعة أقطار جزيئية. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

في جميع السوائل، تُحفز تفاعلات الحجم المستبعد ترتيبًا قصير المدى في مواقع الجزيئات (إحداثيات مركز الكتلة). تُعد السوائل أحادية الذرة الكلاسيكية، مثل الأرجون والكريبتون، أبسط الأمثلة على ذلك. يمكن نمذجة هذه السوائل على أنها "أكوام" غير منتظمة من الكرات المتراصة، ويتوافق الترتيب قصير المدى مع حقيقة أن أقرب الجيران والجيران الذين يليهم في الترتيب يميلون إلى أن يكونوا مفصولين بمضاعفات صحيحة للقطر. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

في معظم السوائل، لا تتخذ الجزيئات شكلاً كروياً، وتتسم القوى بين الجزيئية باتجاهية، أي أنها تعتمد على التوجه النسبي للجزيئات. ونتيجة لذلك، يوجد ترتيب اتجاهي قصير المدى بالإضافة إلى الترتيب الموضعي المذكور سابقاً. ويكتسب الترتيب الاتجاهي أهمية خاصة في السوائل المرتبطة بروابط هيدروجينية كالماء. ^{[ 32 ] [ 33 ]} وتحفز قوة الروابط الهيدروجينية وطبيعتها الاتجاهية تكوين "شبكات" أو "تجمعات" جزيئية محلية. ونظراً للأهمية النسبية للتقلبات الحرارية في السوائل (مقارنة بالمواد الصلبة)، فإن هذه البنى ديناميكية للغاية، إذ تتشوه وتتكسر وتتشكل باستمرار. ^{[ 30 ] [ 32 ]}

بينما تفتقر السوائل العادية إلى الترتيب بعيد المدى، تُظهر بعض المواد سلوكًا وسيطًا. فالبلورات السائلة ، على سبيل المثال، تتدفق كالسوائل، لكنها تُظهر اصطفافًا اتجاهيًا بعيد المدى لجزيئاتها. وعلى عكس المواد الصلبة، تفتقر إلى الترتيب الانتقالي بعيد المدى، ومع ذلك فإن خصائصها المتباينة الخواص تميزها عن السوائل التقليدية. ونتيجة لذلك، تُعتبر البلورات السائلة حالة مميزة من حالات المادة . وتُستخدم في تقنيات مثل شاشات الكريستال السائل (LCD). ^{[ 34 ]}

تنشأ الخصائص المجهرية للسوائل من التفاعل بين قوى التجاذب بين الجزيئات والقوى الإنتروبية . ^{[ 35 ]}

تميل قوى التجاذب إلى تقريب الجزيئات من بعضها، وهي، إلى جانب التفاعلات التنافرية قصيرة المدى، القوى المهيمنة وراء البنية المنتظمة للمواد الصلبة. أما القوى الإنتروبية، فهي ليست "قوى" بالمعنى الميكانيكي، بل تصف ميل النظام إلى تعظيم إنتروبيته عند طاقة ثابتة (انظر المجموعة الميكروكانونية ). وبشكل عام، تدفع القوى الإنتروبية الجزيئات بعيدًا عن بعضها، مما يزيد من حجمها. وتسود القوى الإنتروبية في الغازات، وتفسر ميلها إلى ملء أوعيتها. في المقابل، في السوائل، تكون القوى بين الجزيئية والإنتروبية متقاربة، لذا لا يمكن إهمال إحداهما لصالح الأخرى. كميًا، تكون طاقة الربط بين الجزيئات المتجاورة من نفس رتبة الطاقة الحرارية.${\displaystyle k_{\text{B}}T}$[ ^{36 ]​}

كغيرها من أشكال المادة المعروفة، تُعتبر السوائل في جوهرها مواد كمومية . مع ذلك، في ظل الظروف القياسية (قرب درجة حرارة وضغط الغرفة)، يُمكن فهم الكثير من السلوك العياني للسوائل من منظور الميكانيكا الكلاسيكية . ^{[ 36 ] [ 38 ]} تفترض "الصورة الكلاسيكية" أن الجزيئات المكونة هي كيانات منفصلة تتفاعل من خلال قوى بين جزيئية وفقًا لقوانين نيوتن للحركة . ونتيجة لذلك، يُمكن وصف خصائصها العيانية باستخدام الميكانيكا الإحصائية الكلاسيكية . في حين أن قانون القوة بين الجزيئية مُشتق تقنيًا من الميكانيكا الكمومية، فإنه يُفهم عادةً على أنه مُدخل نموذجي للنظرية الكلاسيكية، مُستمد إما من مُطابقة البيانات التجريبية أو من الحد الكلاسيكي لوصف ميكانيكي كمومي. ^{[ 39 ] [ 28 ]} ومن الأمثلة التوضيحية، وإن كانت مُبسطة للغاية، مجموعة من الجزيئات الكروية التي تتفاعل من خلال جهد لينارد-جونز . ^{[ 36 ]}

الجدول 1: أطوال موجات دي برولي الحرارية${\displaystyle \Lambda }$من سوائل مختارة. ^{[ 36 ]} تكون التأثيرات الكمومية ضئيلة عندما تكون النسبة${\displaystyle \Lambda /a}$صغير، حيث${\displaystyle a}$هي متوسط ​​المسافة بين الجزيئات.

سائل	درجة الحرارة (كلفن)	${\displaystyle \Lambda }$(نانومتر)	${\displaystyle \Lambda /a}$
الهيدروجين ( H2 )	14.1	0.33	0.97
نيون	24.5	0.078	0.26
كريبتون	116	0.018	0.046
رابع كلوريد الكربون (CCl 4 )	250	0.009	0.017

لكي ينطبق الحد الكلاسيكي، فإن الشرط الضروري هو أن يكون طول موجة دي برولي الحراري

${\displaystyle \Lambda =\left({\frac {2\pi \hbar ^{2}}{mk_{\text{B}}T}}\right)^{1/2}}$

صغير مقارنةً بمقياس الطول قيد الدراسة. ^{[ 36 ] [ 40 ]} هنا،${\displaystyle \hbar }$هو ثابت بلانك و${\displaystyle m}$كتلة الجزيء. القيم النموذجية لـ${\displaystyle \Lambda }$يبلغ حجمها حوالي 0.01-0.1 نانومتر (الجدول 1). لذا، قد يتطلب نموذج عالي الدقة لبنية السائل على المستوى النانوي مراعاة ميكانيكا الكم. ومن الأمثلة البارزة على ذلك الروابط الهيدروجينية في السوائل المرتبطة كالماء، ^{[ 41 ] [ 42 ]} حيث تبرز أهمية التأثيرات الكمومية المتأصلة، مثل حركة نقطة الصفر والنفق الكمومي ، نظرًا لصغر كتلة البروتون . ^{[ 43 ]}

لكي يتصرف السائل بشكل كلاسيكي على المستوى العياني،${\displaystyle \Lambda }$يجب أن تكون صغيرة مقارنة بالمسافة المتوسطة${\displaystyle a\approx \rho ^{-1/3}}$ بين الجزيئات. ^{[ 36 ]} أي،

${\displaystyle {\frac {\Lambda }{a}}\ll 1}$

تُعرض في الجدول 1 قيم نموذجية لهذه النسبة لبعض السوائل. ويُستنتج من ذلك أن التأثيرات الكمومية مهمة للسوائل عند درجات الحرارة المنخفضة وذات الكتلة الجزيئية الصغيرة . ^{[ 36 ] [ 38 ]} أما بالنسبة للعمليات الديناميكية، فهناك قيد إضافي على المقياس الزمني.

${\displaystyle \tau \gg {\frac {h}{k_{B}T}}}$

أين${\displaystyle \tau }$يمثل هذا المقياس الزمني للعملية قيد الدراسة. بالنسبة للسوائل في درجة حرارة الغرفة، يبلغ الجانب الأيمن حوالي 10⁻¹⁴ ^ثانية ، مما يعني عمومًا أنه يمكن وصف العمليات المعتمدة على الزمن والتي تتضمن حركة انتقالية وصفًا كلاسيكيًا. ^{[ 36 ]}

عند درجات حرارة منخفضة للغاية، حتى السلوك العياني لبعض السوائل ينحرف عن الميكانيكا الكلاسيكية. ومن الأمثلة البارزة على ذلك الهيدروجين والهيليوم. ونظرًا لانخفاض درجة حرارتهما وكتلتهما، فإن طول موجة دي برولي الحرارية لهذه السوائل يُقارن بالمسافة المتوسطة بين الجزيئات. ^{[ 36 ]}

صيغة سرعة الصوت في السائل،

${\displaystyle c={\sqrt {K/\rho }}}$،

يحتوي على معامل الحجم K. إذا كان K مستقلاً عن التردد، فإن السائل يتصرف كوسط خطي، بحيث ينتشر الصوت دون تبديد أو اقتران الأنماط . في الواقع، تُظهر جميع السوائل بعض التشتت : مع زيادة التردد، ينتقل K من حد التردد المنخفض، الشبيه بالسوائل، إلى حد آخر.${\displaystyle K_{0}}$إلى الحد عالي التردد، الشبيه بالصلب${\displaystyle K_{\infty }}$في السوائل العادية، يحدث معظم هذا الانتقال عند ترددات تتراوح بين جيجاهرتز وتيراهيرتز، والتي تسمى أحيانًا بالصوت الفائق .

عند الترددات دون الجيجاهرتز، لا يستطيع السائل العادي تحمل موجات القص : إذ تبلغ قيمة معامل القص عند التردد الصفري صفرًا. ويُنظر إلى هذه الخاصية أحيانًا على أنها الخاصية المميزة للسائل. ^{[ 44 ] [ 45 ]} ومع ذلك، وكما هو الحال مع معامل الحجم K ، فإن معامل القص G يعتمد أيضًا على التردد ويُظهر نقطة تحول مماثلة عند ترددات فرط الصوت.

وفقًا لنظرية الاستجابة الخطية ، يصف تحويل فورييه لـ K أو G كيفية عودة النظام إلى حالة التوازن بعد حدوث اضطراب خارجي؛ ولهذا السبب، تُسمى خطوة التشتت في نطاق الترددات من جيجاهرتز إلى تيراهيرتز بالاسترخاء . وعندما يتم تبريد سائل تبريدًا فائقًا باتجاه التحول الزجاجي، يزداد زمن الاسترخاء البنيوي بشكل أُسّي، مما يفسر السلوك المرن اللزج للسوائل المُشكِّلة للزجاج.

ينعكس غياب الترتيب بعيد المدى في السوائل في غياب قمم براغ في حيود الأشعة السينية والنيوترونات . في الظروف العادية، يكون نمط الحيود متناظرًا دائريًا، مما يعكس تجانس السائل. يتذبذب شدة الحيود شعاعيًا بسلاسة. ويمكن وصف ذلك بعامل البنية الساكنة.${\displaystyle S(q)}$، مع رقم الموجة${\displaystyle q=(4\pi /\lambda )\sin \theta }$يُحدد ذلك بواسطة الطول الموجي${\displaystyle \lambda }$المسبار (فوتون أو نيوترون) وزاوية براغ${\displaystyle \theta }$تذبذبات${\displaystyle S(q)}$التعبير عن الترتيب قصير المدى للسائل، أي الارتباطات بين الجزيء و"أغلفة" من أقرب الجيران، والجيران الأقرب التاليين، وما إلى ذلك.

وتُعد دالة التوزيع الشعاعي تمثيلاً مكافئاً لهذه الارتباطات.${\displaystyle g(r)}$، وهو ما يرتبط بتحويل فورييه لـ${\displaystyle S(q)}$[ ^{30 ]} يمثل متوسطًا مكانيًا للقطة زمنية من الارتباطات الزوجية في السائل ^.

تُعدّ السوائل مفيدة كمواد تشحيم لقدرتها على تكوين طبقة رقيقة سهلة التدفق بين المواد الصلبة. ويتم اختيار مواد التشحيم، مثل الزيوت، بناءً على لزوجتها وخصائص تدفقها المناسبة ضمن نطاق درجات حرارة تشغيل المكون. وتُستخدم الزيوت بكثرة في المحركات وعلب التروس وأنظمة تشغيل المعادن والأنظمة الهيدروليكية لخصائصها التشحيمية الجيدة. ^{[ 50 ]}

تُستخدم العديد من السوائل كمذيبات لإذابة سوائل أو مواد صلبة أخرى. وتُستخدم المحاليل في تطبيقات متنوعة، منها الدهانات ، والمواد المانعة للتسرب ، والمواد اللاصقة . ويُستخدم النفتا والأسيتون بكثرة في الصناعة لتنظيف الزيوت والشحوم والقطران من الأجزاء والآلات. أما سوائل الجسم فهي محاليل مائية.

توجد المواد الفعالة بالسطح عادةً في الصابون والمنظفات . وتُستخدم المذيبات مثل الكحول غالبًا كمضادات للميكروبات . كما توجد في مستحضرات التجميل والأحبار وليزر الصبغة السائلة . وتُستخدم أيضًا في صناعة الأغذية، في عمليات مثل استخلاص الزيوت النباتية . ^{[ 51 ]}

تتميز السوائل عادةً بموصلية حرارية أفضل من الغازات، وقدرتها على التدفق تجعلها مناسبة لإزالة الحرارة الزائدة من المكونات الميكانيكية. يمكن إزالة الحرارة بتوجيه السائل عبر مبادل حراري ، مثل المبرد ، أو يمكن إزالتها مع السائل أثناء التبخر . ^{[ 52 ]} تُستخدم المياه أو الجليكول كمبردات لمنع ارتفاع درجة حرارة المحركات. ^{[ 53 ]} تشمل المبردات المستخدمة في المفاعلات النووية الماء أو المعادن السائلة، مثل الصوديوم أو البزموت . ^{[ 54 ]} تُستخدم أغشية الوقود السائل لتبريد غرف الاحتراق في الصواريخ . ^{[ 55 ]} في عمليات التشغيل الآلي ، يُستخدم الماء والزيوت لإزالة الحرارة الزائدة المتولدة، والتي قد تُتلف قطعة العمل وأدواتها بسرعة. أثناء التعرق ، يُزيل العرق الحرارة من جسم الإنسان عن طريق التبخر. في صناعة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، تُستخدم سوائل مثل الماء لنقل الحرارة من منطقة إلى أخرى. ^{[ 56 ]}

تُستخدم السوائل بكثرة في الطهي نظرًا لقدرتها الفائقة على نقل الحرارة. فبالإضافة إلى التوصيل الحراري، تنقل السوائل الطاقة عن طريق الحمل الحراري. وبشكل خاص، نظرًا لأن السوائل الدافئة تتمدد وترتفع بينما تنكمش المناطق الباردة وتهبط، فإن السوائل ذات اللزوجة الحركية المنخفضة تميل إلى نقل الحرارة عبر الحمل الحراري عند درجة حرارة ثابتة نسبيًا، مما يجعلها مناسبة للسلق أو الغلي أو القلي . ويمكن تحقيق معدلات أعلى لنقل الحرارة عن طريق تكثيف الغاز إلى سائل. فعند نقطة غليان السائل، تُستخدم كل الطاقة الحرارية لإحداث التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، دون ارتفاع مصاحب في درجة الحرارة، وتُخزن كطاقة كامنة كيميائية . وعندما يتكثف الغاز عائدًا إلى سائل، تُطلق هذه الطاقة الحرارية الزائدة عند درجة حرارة ثابتة. وتُستخدم هذه الظاهرة في عمليات مثل التبخير .

نظرًا لاختلاف درجات غليان السوائل، يمكن عادةً فصل مخاليط أو محاليل السوائل أو الغازات عن طريق التقطير ، باستخدام الحرارة أو البرودة أو الفراغ أو الضغط أو غيرها من الوسائل. يُستخدم التقطير في العديد من المجالات، بدءًا من إنتاج المشروبات الكحولية ، مرورًا بمصافي النفط ، وصولًا إلى التقطير المبرد للغازات مثل الأرجون والأكسجين والنيتروجين والنيون والزينون عن طريق التسييل (تبريدها إلى ما دون درجات غليانها). ^{[ 57 ]}

يُعدّ السائل المكوّن الأساسي للأنظمة الهيدروليكية ، التي تستفيد من قانون باسكال لتوفير الطاقة السائلة . وقد استُخدمت أجهزة مثل المضخات والدواليب المائية لتحويل حركة السائل إلى طاقة ميكانيكية منذ القدم. تُضخّ الزيوت عبر المضخات الهيدروليكية ، التي تنقل هذه القوة إلى الأسطوانات الهيدروليكية . وتُستخدم الأنظمة الهيدروليكية في العديد من التطبيقات، مثل مكابح السيارات وناقلات الحركة ، والمعدات الثقيلة ، وأنظمة التحكم في الطائرات. كما تُستخدم مكابس هيدروليكية متنوعة على نطاق واسع في الإصلاح والتصنيع، لأغراض الرفع والضغط والتثبيت والتشكيل. ^{[ 58 ]}

تتمتع المعادن السائلة بخصائص عديدة مفيدة في الاستشعار والتحريك ، لا سيما موصليتها الكهربائية وقدرتها على نقل القوى (عدم الانضغاط). وباعتبارها موادًا حرة التدفق، تحتفظ المعادن السائلة بهذه الخصائص حتى في ظل التشوه الشديد. لهذا السبب، اقتُرح استخدامها في الروبوتات المرنة وأجهزة الرعاية الصحية القابلة للارتداء ، والتي يجب أن تكون قادرة على العمل في ظل التشوه المتكرر. ^{[ 59 ] [ 60 ]} يُعتبر معدن الغاليوم مرشحًا واعدًا لهذه التطبيقات نظرًا لكونه سائلًا عند درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة، وانخفاض سميته، وبطء تبخره. ^{[ 61 ]}

تُستخدم السوائل أحيانًا في أجهزة القياس. غالبًا ما يعتمد مقياس الحرارة على التمدد الحراري للسوائل، مثل الزئبق ، بالإضافة إلى قدرتها على التدفق، لتحديد درجة الحرارة. أما مقياس الضغط فيعتمد على وزن السائل لتحديد ضغط الهواء . ^{[ 62 ]}

يشكّل السطح الحر لسائل دوّار سطحًا مكافئًا دائريًا ، وبالتالي يمكن استخدامه كمنظار . تُعرف هذه المناظير باسم مناظير المرآة السائلة . ^{[ 63 ]} وهي أرخص بكثير من المناظير التقليدية، ^{[ 64 ]} ولكنها لا تستطيع التوجيه إلا للأعلى مباشرةً ( منظار سمتي ). يُعد الزئبق خيارًا شائعًا للسائل المستخدم.

تعمل الطرق الميزوسكوبية على نطاقات طولية وزمنية تقع بين مستوى الجسيمات ومستوى الوسط المتصل. ولهذا السبب، فهي تجمع بين عناصر ديناميكيات الجسيمات وديناميكيات الموائع المتصلة. ^{[ 65 ]}

من الأمثلة على ذلك طريقة بولتزمان الشبكية ، التي تُنمذج المائع كمجموعة من الجسيمات الوهمية الموجودة على شبكة. ^{[ 65 ]} تتطور هذه الجسيمات بمرور الوقت من خلال التدفق (الحركة في خط مستقيم) والتصادمات . من الناحية النظرية، تستند هذه الطريقة إلى معادلة بولتزمان للغازات المخففة، حيث تتكون ديناميكيات الجزيء من حركة حرة تتقطع بفعل تصادمات ثنائية منفصلة، ​​ولكنها تُطبق أيضًا على السوائل. على الرغم من التشابه مع مسارات الجزيئات الفردية، إلا أنها وصف تقريبي يعمل عادةً على نطاقات طول وزمن أكبر من تلك الخاصة بالديناميكيات الجزيئية الحقيقية (ومن هنا جاء مفهوم الجسيمات "الوهمية").

وتشمل الطرق الأخرى التي تجمع بين عناصر ديناميكيات الوسط المتصل وديناميكيات مستوى الجسيمات ديناميكيات الموائع للجسيمات الملساء ، ^{[ 75 ] [ 76 ]} وديناميكيات الجسيمات المبددة ، ^{[ 77 ]} وديناميكيات تصادم الجسيمات المتعددة . ^{[ 78 ]}

تعمل أساليب المحاكاة المجهرية بشكل مباشر مع معادلات الحركة (الكلاسيكية أو الكمومية) للجزيئات المكونة.