1. 流体是能流动的物质

流体是液体和气体的统称，指那些易于流动的物质，是区别于固体的物质。但这个定义不太明确，什么样才是易于流动呢？貌似对于金匠来说，金子也易于流动，那金子可不可以算作流体呢？可见，要正确理解流体和固体的区别，首先要理解什么是流动，流动是指不断变形的运动，变形则指物体的形状发生了变化。

流动是一种不断地发生角变形的运动。水装在矿泉水瓶里的时候，我们是不能判断它是液体还是固体的，当我们想把水倒出来的时候，能流出来的是水，流不出来的是冰。也就是说，判断一种物质是不是流体，不是从它的成分判断的，而是根据它受力时的运动状态。固体可以放在桌子上保持静止，而流体就必须装在容器中才行。原因是只有装在容器中，才能使流体不受剪切力作用。流体的内部只要存在剪切力，就不可能处于静止状态，而是会不断地发生角变形运动，也就是流动。所以，我们可以给流体下一个严格的定义：在任意小的剪切力作用下，都会发生连续不断的角变形的物质。

金匠打造金首饰的时候，利用的确实是金子的流动性，或称为延展性。但常温的金子当然不是流体，因为必须对金子施加足够大的力才能让它变形。把金块放在桌子上，无论过多少年都不会流成一摊，因为金子本身的弹性力足够抵抗重力而保持静止，所以它不是流体。

有人说，流体是没有固定形状的东西，严格来说不是这样的。我们日常生活中感觉流体有没有固定的形状，是跟我们所处的环境有关的。在地球表面上，物体都受到重力和大气压的作用。重力会在液体内产生剪切力使其流动，所以才没法保持固定的形状。气体则会融入环境中的其他气体，不但没有固定形状，还无法保持一个整体。物体的自然形状应该是在不受外力的情况下定义的。例如，馒头的形状是半球形，但如果被踩在脚下就不是了。流体比馒头还娇气，应该放在完全不受力的环境去研究它的形状。

在外太空的真空并且无重力的环境中，物体是基本不受力的。现在，我们把一杯20℃的水放在外太空的环境中，让杯子突然消失，水会变成什么形状呢？我们应该能猜出是球形，因为水有表面张力。不单是水，所有液体都应该是球形的，可以说球形就是液体的天然形状。少量的液体保持球形主要是表面张力的作用，大量的液体保持球形则还有万有引力的作用。大的恒星、行星和卫星都是球形的，这是因为当质量足够大时，万有引力很大，超出了固体的承受能力，使固体也表现出流体的特征了。不过且慢，如果真的把一杯水放在外太空，失去压力的水会沸腾，水蒸气不断逃逸，最后剩下的水会冻成冰，这就不完全是我们流体力学研究的内容了。

如果把气体放在外太空会怎样呢？显然，气体会以极快的速度消散在宇宙空间，就是爆炸，到最后什么都不会剩下。除非气体量特别大，到了万有引力可以和气体本身的压力平衡的程度，气体也会形成球形。例如，木星就是这样的一团气体。当万有引力不明显时，气体显然是没有形状的。我们甚至可以说，气体在不受力时根本就不存在。我们日常所遇到的对气体性质的描述，都是指在有环境压力约束下的气体。

动手做：观察液体的自然形状

虽然在地球上，液体不可避免地会受到重力的影响，但我们还是可以创设一个模拟零重力的场景，来观察液体的自然形状。方法就是让一种液体处于另一种密度相同的液体中，利用浮力来消除重力的影响。

所需物品和材料：

大玻璃杯（或透明塑料杯）1个，可放入大玻璃杯中的小酒杯1个（半两左右的白酒杯最好），小勺（或滴管）1个，无水酒精或医用酒精（或用65°以上的白酒代替）1大杯，橄榄油（或其他食用油）1小杯，纯净水1瓶。

步骤：

1. 在大玻璃杯中装入大半杯酒精，小酒杯中装入满杯橄榄油；

2. 把装满橄榄油的小酒杯慢慢沉入大玻璃杯底部，因为橄榄油的密度比酒精的密度大，这时橄榄油保持在小酒杯中；

3. 用小勺或滴管缓缓地把纯净水加入到大玻璃杯中，每加入一勺要稍微搅拌并等一小段时间让酒精和水混合均匀；

4. 可以看到小酒杯中的橄榄油表面逐渐凸起，当加入水量合适后，橄榄油从小酒杯中浮起，在大玻璃杯酒精溶液中央形成球形。

小贴士：

1. 加水要缓慢，如果水加得过快来不及和酒精混合均匀，可能会导致酒精和水的溶液密度大于橄榄油密度而使油浮出液面。

2. 所选的白酒密度必须小于油的密度，普通白酒是不行的。

3. 如果没有小酒杯，也可以直接将橄榄油倒入大玻璃杯中，这样的缺点是橄榄油会破碎成很多滴，效果不好。