Lihat sumber Cairan

[[Berkas:Water drop 001.jpg|jmpl|300px|Pembentukan [[tetesan]] air sferis meminimalkan [[luas permukaan]], yang merupakan hasil alami dari [[tegangan permukaan]] pada cairan.]]
<!--{{Mekanika kontinum|fluida}}-->

'''Cairan''' adalah [[fluida]] [[kompresibilitas|tak terpampatkan]] yang menyesuaikan dengan bentuk wadahnya tetapi mempertahankan volume yang (hampir) konstan tidak tergantung pada tekanan. Dengan demikian, cairan adalah salah satu dari [[Wujud materi|empat wujud dasar materi]] (yang lain adalah [[padat]], [[gas]], dan [[plasma (wujud zat)|plasma]]), dan merupakan satu-satunya keadaan dengan volume yang pasti namun tidak memiliki bentuk yang tetap. Cairan terdiri dari partikel materi dengan vibrasi halus, seperti atom, yang disatukan oleh [[gaya antarmolekul]]. [[Air]], sejauh ini, adalah cairan yang paling umum di Bumi. Seperti gas, cairan [[fluida|bisa mengalir]] dan berbentuk seperi wadahnya. Sebagian besar cairan tak dapat dipampatkan, meski yang lain bisa dipampatkan. Tidak seperti gas, cairan tidak menyebar untuk mengisi setiap ruang wadah, dan mempertahankan [[densitas]] dengan cukup konstan. Sifat khas dari wujud cairan adalah [[tegangan permukaan]], yang mengarah pada fenomena [[wettabilitas|pembasahan]].

[[Densitas]] cairan biasanya mendekati padatan, dan jauh lebih tinggi daripada gas. Oleh karena itu, cair dan padat keduanya disebut [[Fisika benda terkondensasi|benda terkondensasi]]. Di sisi lain, karena cairan dan gas berbagi kemampuan untuk mengalir, keduanya disebut [[fluida]]. Meskipun air berlimpah di Bumi, wujud materi ini sebenarnya adalah yang paling tidak umum di alam semesta yang diketahui, karena keberadaan cairan memerlukan rentang suhu/tekanan yang relatif sempit. Materi yang paling dikenal di alam semesta ada dalam bentuk gas (dengan jejak materi padat yang dapat dideteksi) sebagai [[awan antarbintang]] atau dalam bentuk plasma di dalam bintang.

== Selayang pandang ==
[[Berkas:Hot and cold water immiscibility thermal image.jpg|jmpl|Citra termal bak cuci berisi air panas yang ditambahkan air dingin, menunjukkan air panas dan dingin mengalir satu sama lain.]]
Cairan adalah satu dari [[Wujud materi|empat wujud utama materi]], bersama dengan [[padat]], [[gas]] dan [[plasma (wujud zat)|plasma]]. Cairan adalah [[fluida]] yang artinya tidak seperti benda padat, molekul dalam cairan memiliki kebebasan bergerak yang jauh lebih besar. Kekuatan yang mengikat molekul bersama dalam padatan hanya bersifat sementara dalam cairan, memungkinkan cairan mengalir sementara padatan tetap kaku.

Cairan, seperti gas, menampilkan sifat fluida. Cairan dapat mengalir, menyesuaikan bentuk padat, dan akan mendistribusikan tekanan secara merata ke setiap permukaan wadah jika ditempatkan dalam wadah tertutup. Tidak seperti gas, cairan hampir tidak dapat dipampatkan. Ia memiliki volume yang hampir konstan dalam rentang tekanan yang lebar; ia tidak mengembang untuk memenuhi ruang kosong dalam suatu wadah tetapi membentuk permukaannya sendiri, dan tidak selalu mudah bercampur dengan cairan lainnya. Sifat ini membuat cairan cocok untuk aplikasi semacam [[hidrolik]].

Partikel-partikel cairan terikat kokoh tetapi tidak kaku. Mereka mampu bergerak bebas, menghasilkan mobilitas partikel pada tingkat terbatas. Seiring dengan kenaikan [[suhu]], vibrasi molekul meningkat menyebabkan jarak antarmolekul bertambah. Ketika cairan mencapai [[titik didih]]<nowiki/>nya, gaya kohesif yang menyatukan molekul menjadi terputus, dan cairan berubah menjadi gas (kecuali terjadi [[pemanasan super]]). Jika suhu turun, jarak antarmolekul menjadi makin dekat. Ketika cairan mencapai [[titik beku]]<nowiki/>nya, molekul biasanya saling mengunci ke dalam orde spesifik, yang disebut mengkristal, dan ikatan antar-mereka menjadi lebih kaku, mengubah cairan menjadi wujud padatnya (kecuali terjadi [[pendinginan super]]).

== Contoh ==

Hanya ada dua [[Unsur kimia|unsur]] yang berwujud cairan pada [[suhu dan tekanan standar]]: [[raksa]] dan [[brom]]. Empat unsur lainnya memiliki titik leleh sedikit di atas [[suhu ruang]]: [[fransium]], [[sesium]], [[galium]], dan [[rubidium]].<ref>Theodore Gray, The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe New York: Workman Publishing, 2009 p. 127 {{ISBN|1-57912-814-9}}</ref> Paduan logam yang berwujud cairan pada suhu ruang antara lain [[NaK]], logam paduan natrium-kalium, [[galinstan]], dan beberapa [[amalgam]] (logam paduan yang melibatkan raksa).

Zat murni yang berwujud cair pada kondisi normal meliputi [[air]], [[etanol]], dan banyak pelarut organik lainnya. Air adalah cairan vital dalam kimia dan biologi; ia diyakini merupakan kebutuhan vital untuk keberlangsungan [[hidup]].

Cairan anorganik termasuk [[air]], magma, [[pelarut tak berair anorganik]], dan beragam jenis [[asam]].

Cairan sehari-hari yang penting termasuk [[larutan]] berair seperti [[pemutih]] rumah tangga, [[campuran]] lain dari berbagai zat seperti [[minyak mineral]] dan [[bensin]], [[emulsi]] seperti [[vinaigrette]] atau [[mayones]], [[suspensi]] seperti [[darah]], dan [[koloid]] seperti [[cat]] dan [[susu]].

Banyak gas dapat [[Pencairan gas|dicairkan]] dengan pendinginan, menghasilkan cairan seperti [[oksigen cair]], [[nitrogen cair]], [[hidrogen cair]], dan [[helium cair]]. Tidak semua gas dapat dicairkan pada tekanan atmosfer, misalnya [[karbon dioksida]] hanya dapat dicairkan pada tekanan di atas 5,1 [[Atmosfer (satuan)|atm]].

Beberapa materi tidak dapat diklasifikasikan dalam tiga wujud materi klasik; mereka memiliki sifat seperti padat dan seperti cair. Contohnya termasuk [[kristal cair]], yang digunakan pada layar LCD, dan [[membran biologis]].

== Sumber biofuel ==

Cairan memiliki beragam kegunaan, misalnya sebagai pelumas, pelarut, dan pendingin. Dalam sistem hidrolik, cairan berfungsi sebagai penghantar daya.

Dalam [[tribologi]], cairan dipelajari tentang sifat-sifatnya sebagai [[pelumas]]. Pelumas seperti [[minyak]] dipilih karena [[viskositas]] dan karakteristik alirannya yang cocok untuk seluruh rentang [[suhu pengoperasian]] komponen. Minyak sering digunakan dalam [[mesin]], [[Persneling|bak persneling]], [[Pengolahan Logam|karya logam]], dan sistem hidrolik karena sifat lubrikasinya yang baik.<ref>Theo Mang, Wilfried Dressel [https://books.google.com/books?id=UTdfxf2rkNcC& ’’Lubricants and lubrication’’], Wiley-VCH 2007 {{ISBN|3-527-31497-0}}</ref>

Banyak cairan digunakan sebagai [[pelarut]], untuk melarutkan padatan atau cairan lain. [[Larutan]] banyak digunakan untuk beragam aplikasi, termasuk [[cat]], [[bahan segel]] (''sealant''), dan [[lem]]. [[Nafta (kimia)|Nafta]] dan [[aseton]] sering digunakan dalam industri untuk membersihkan minyak, lemak, dan tar dari suku cadang dan mesin. [[Cairan tubuh]] adalah larutan berbasis air.

[[Surfaktan]] umum dijumpai dalam [[sabun]] dan [[deterjen]]. Pelarut seperti [[alkohol]] sering digunakan sebagai [[antimikroba]]. Pelarut tersebut dijumpai dalam [[kosmetik]], [[tinta]], dan cairan {{Ill|pewarna laser|en|Dye laser}}. Mereka digunakan dalam industri pangan, untuk mengolah, misalnya ekstraksi, [[minyak sayur]].<ref>George Wypych [https://books.google.com/books?id=NzhUTvUkpDQC&pg=PA847 ’’Handbook of solvents’’] William Andrew Publishing 2001 pp. 847–881 {{ISBN|1-895198-24-0}}</ref>

Cairan cenderung memiliki [[konduktivitas termal]] yang lebih baik daripada gas, dan kemampuannya untuk mengalir menjadikan cairan cocok untuk menghilangkan kelebihan panas dari komponen mesin. Panas dapat dihilangkan saat cairan [[Penguapan|menguap]] atau dengan mengalirkan cairan melalui [[penukar panas]], seperti [[radiator]].<ref>N. B. Vargaftik ’’Handbook of thermal conductivity of liquids and gases’’ CRC Press 1994 {{ISBN|0-8493-9345-0}}</ref> Pendingin air atau [[Diol|glikol]] digunakan untuk menjaga [[mesin]] agar tidak mengalami pemanasan berlebih (''overheating'').<ref>Jack Erjavec [https://books.google.com/books?id=U4TBoJB2zgsC&pg=PA309 ’’Automotive technology: a systems approach’’] Delmar Learning 2000 p. 309 {{ISBN|1-4018-4831-1}}</ref> Pendingin yang digunakan dalam [[reaktor nuklir]] termasuk air atau logam cair, seperti [[natrium]] atau [[bismut]].<ref>Gerald Wendt ’’The prospects of nuclear power and technology’’ D. Van Nostrand Company 1957 p. 266</ref> Lapisan tipis [[Bahan pendorong|propelan cair]] digunakan untuk mendinginkan ruang gaya dorong (''thrust chamber'') [[roket]].<ref>’’Modern engineering for design of liquid-propellant rocket engines’’ by Dieter K. Huzel, David H. Huang–American Institute of Aeronautics and Astronautics 1992 p. 99 {{ISBN|1-56347-013-6}}</ref> Dalam [[Mesin|permesinan]], air dan minyak digunakan untuk menghilangkan kelebihan panas yang dihasilkan, yang bisa dengan cepat merusak bagian mesin dan perkakas. Selama [[perspirasi]], keringat menghilangkan panas dari tubuh manusia melalui penguapan. Dalam industri [[HVAC|pemanasan, ventilasi, dan AC (HVAC)]], cairan, misalnya air, digunakan untuk memindahkan panas dari satu bagian ke bagian lain.<ref>Thomas E Mull ’’HVAC principles and applications manual’’ McGraw-Hill 1997 {{ISBN|0-07-044451-X}}</ref>
 
Cairan adalah komponen utama sistem [[hidrolik]], yang memanfaatkan [[hukum Pascal]] untuk menghasilkan [[daya fluida]]. Piranti seperti [[pompa]] dan [[kincir air]] telah digunakan untuk mengubah gerak cairan menjadi [[kerja mekanis]] sejak zaman kuno. [[Minyak]] ditekan melalui [[pompa hidrolik]], yang mengalirkan gaya ke [[tabung hidrolik]]. Hidrolik dapat dijumpai dalam banyak aplikasi, seperti [[rem]] dan [[Persneling|transmisi kendaran]], [[alat berat]], dan sistem pengendali [[pesawat terbang]]. Beragam {{Ill|pengempa hidraulik|en|Hydraulic press}} digunakan secara luas dalam perbaikan dan manufakturing, untuk mengangkat, mengempa, menjepit dan membentuk.<ref>R. Keith Mobley [https://books.google.com/books?id=8DyLdlfJzoMC&pg=PA1 ''Fluid power dynamics''] Butterworth-Heinemann 2000 p. vii {{ISBN|0-7506-7174-2}}</ref>

Cairan kadang-kadang digunakan dalam alat ukur. [[Termometer]] sering menggunakan [[ekspansi termal]] cairan, misalnya [[raksa]], digabung dengan kemampuan mengalirnya untuk menunjukkan suhu. [[Manometer]] menggunakan berat cairan untuk mengukur [[tekanan udara]].<ref>Bela G. Liptak [https://books.google.com/books?id=pPMursVsxlMC&pg=PA807 ’’Instrument engineers’ handbook: process control’’] CRC Press 1999 p. 807 {{ISBN|0-8493-1081-4}}</ref>

== Sifat mekanis ==
=== Volume ===

Kuantitas cairan diukur dalam satuan [[volume]]. Ini meliputi satuan [[Sistem Satuan Internasional|SI]] [[meter kubik]] (m<sup>3</sup>) beserta turunannya, terutama desimeter kubik, yang lebih umum disebut sebagai [[liter]] (1 dm<sup>3</sup> = 1 L = 0,001m<sup>3</sup>), dan sentimeter kubik, yang juga disebut mililiter (1&nbsp;cm<sup>3</sup> = 1 mL = 0,001 L = 10<sup>−6</sup> m<sup>3</sup>).

Volume cairan adalah fungsi dari [[suhu]] dan [[tekanan]]. Cairan biasanya memuai ketika dipanaskan, dan menyusut ketika didinginkan. [[Air]] pada suhu antara {{Val|0|u=°C}} dan {{Val|4|u=°C}} adalah pengecualian. Cairan memiliki sedikit [[kompresibilitas]]. Air, misalnya, hanya 46,4 bagian per jutanya yang akan terkompresi untuk setiap satuan kenaikan tekanan atmoser (bar).<ref>[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/tables/compress.html Compressibility of Liquids]</ref> Pada tekanan sekitar {{Convert|4000|bar|psi}}, pada suhu ruang, air hanya mengalami penurunan volume sebesar 11%.<ref name="ReferenceA">{{cite|title=Intelligent Energy Field Manufacturing: Interdisciplinary Process Innovations|author=Wenwu Zhang|publisher=CRC Press|year=2011|page=144}}</ref> Dalam studi [[dinamika fluida]], cairan sering diperlakukan sebagai tak termampatkan, terutama ketika mempelajari {{Ill|aliran tak termampatkan|en|Incompressible flow}}. Sifat tak termampatkan membuat cairan cocok untuk menyalurkan daya hidrolik, karena sangat sedikit energi yang hilang dalam bentuk kompresi.<ref name="ReferenceA" /> Namun, kompresibilitas yang sangat kecil memang menyebabkan fenomena lain. Benturan pada pipa, yang disebut [[palu air]] (''water hammer''), terjadi saat katup tiba-tiba ditutup, menciptakan lonjakan tekanan yang sangat besar pada katup yang bergerak berbalik arah melalui sedikit di bawah kecepatan suara. Fenomena lain yang disebabkan oleh ketaktermampatkan cairan adalah [[kavitasi]]. Oleh karena cairan memiliki sedikit [[elastisitas (fisika)|elastisitas]], mereka benar-benar dapat ditarik hingga terpisah di daerah dengan turbulensi tinggi atau perubahan arah yang dramatis, seperti tepi jejak baling-baling perahu atau sudut tajam pada pipa. Cairan di daerah bertekanan rendah (vakum) menguap dan membentuk gelembung, yang kemudian runtuh saat memasuki daerah bertekanan tinggi. Hal ini menyebabkan cairan mengisi rongga yang ditinggalkan oleh gelembung dengan kekuatan lokal yang luar biasa, mengikis permukaan padat yang berdekatan.<ref>{{cite|title=Fluid Mechanics and Hydraulic Machines|first=S.C.|last=Gupta|publisher=Dorling-Kindersley|year=2006|page=85}}</ref>

=== Tekanan dan gaya apung ===
{{main|statika fluida}}

Dalam [[medan gravitasi]], cairan memberikan [[tekanan]] pada sisi wadah dan juga pada apa pun di dalam cairan itu sendiri. Tekanan ini ditransmisikan ke segala arah dan meningkat seiring dengan kedalaman. Jika cairan diam di medan gravitasi yang seragam, tekanan, ''p'', pada kedalaman apapun, ''z'', diberikan oleh
:<math>p=\rho g z\,</math>
dengan:
:<math>\rho\,</math> adalah [[densitas]] cairan (diasumsikan konstan)
:<math>g\,</math> adalah [[gravitasi|percepatan gravitasi]].
Perhatikan bahwa rumus ini mengasumsikan bahwa tekanan ''pada'' permukaan bebas adalah nol, dan efek [[tegangan permukaan]] dapat diabaikan.

Benda yang direndam dalam cairan tunduk pada fenomena [[gaya apung]] (''buoyancy''). (Gaya apung juga teramati pada fluida lainnya, tetapi sangat kuat pada cairan karena densitasnya yang tinggi.)

=== Permukaan ===

{{main|Ilmu permukaan}}

[[Berkas:2006-01-14 Surface waves.jpg|jmpl|250px|[[Gelombang permukaan]] pada [[air]].]]

Permukaan cairan, tempat munculnya [[tegangan permukaan]], berperilaku seperti selaput elastis, sehingga memungkinkan pembentukan [[tetesan]] dan [[gelembung (fisika)|gelembung]]. [[Gelombang permukaan]], [[Kapilaritas|aksi kapiler]], [[Wettabilitas|pembasahan]], dan [[Gelombang kapiler|riak]] adalah konsekuensi lain dari [[tegangan permukaan]]. Dalam [[cairan terkurung]] (''confined liquid''), yang didefinisikan berdasarkan batasan geometris pada skala nanoskopis, sebagian besar molekul merasakan beberapa efek permukaan, yang dapat mengakibatkan sifat fisik yang terlalu menyimpang dari cairan curah.

==== Permukaan bebas ====
{{main|Permukaan bebas}}
'''Permukaan bebas''' adalah permukaan fluida yang terkena tekanan nol baik tegak lurus normal maupun geser paralel, seperti batas antara, misalnya, air dan udara di atmosfer bumi.

==== Muka cairan ====
Muka cairan (seperti pada, misalnya, [[muka air]]) adalah [[Tinggi|ketinggi]] permukaan bebas cairan, khususnya yaitu permukaan paling atas. Muka cairan dapat diukur menggunakan [[level sensor]].

=== Aliran ===
[[Berkas:Viscosities.gif|jmpl|Simulasi [[viskositas]]. Fluida di sebelah kiri memiliki viskositas yang lebih rendah daripada fluida sebelah kanan.]]
{{main|Mekanika fluida|Dinamika fluida}}
[[Viskositas]] mengukur resistensi cairan terhadap deformasi akibat tekanan geser<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=lZGcAQAAQBAJ&pg=PT53&dq=Viscosity+measures+the+resistance+of+a+liquid+which+is+being+deformed&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwiw_5KyucPUAhUI1mMKHSewCFYQ6AEIIjAA#v=onepage&q=Viscosity%20measures%20the%20resistance%20of%20a%20liquid%20which%20is%20being%20deformed&f=false|title=Pharmaceutics: The Science of Medicine Design|last=Denton|first=Philip|last2=Rostron|first2=Chris|date=2013-07-25|publisher=OUP Oxford|isbn=9780199655311|language=en}}</ref> maupun tekanan eksternal. Dengan kata lain, viskositas adalah resistensi cairan untuk mengalir.<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=btDUBQAAQBAJ&pg=PA146&dq=Viscosity+measures+the+resistance+of+a+liquid+which+is+being+deformed&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwia6YGjucPUAhVU42MKHRtwCUc4ChDoAQgmMAE#v=onepage&q=Viscosity%20measures%20the%20resistance%20of%20a%20liquid%20which%20is%20being%20deformed&f=false|title=Essential Chemistry for Formulators of Semisolid and Liquid Dosages|last=Kulkarni|first=Vitthal S.|last2=Shaw|first2=Charles|date=2015-10-15|publisher=Academic Press|isbn=9780128010723|language=en}}</ref>

Ketika cairan mengalami [[pendinginan super]] menuju [[transisi kaca]], viskositasnya mengalami peningkatan dramatis. Cairan kemudian menjadi medium [[Viskoelastisitas|viskoelastis]] yang menunjukkan [[Elastisitas (fisika)|elastisitas]] layaknya benda padat sekaligus fluiditas layaknya cairan, tergantung pada skala waktu pengamatan atau frekuensi perturbasi.

=== Perambatan bunyi ===

{{main|Kecepatan suara}}

Kecepatan suara dalam fluida dinyatakan melalui persamaan<blockquote><math>c = \sqrt {K/\rho}</math> </blockquote>dengan ''K'' adalah [[modulus kompresi]] fluida, dan ''ρ'' adalah densitas. Dalam air tawar, c = {{Val|1497|u=m/s}} pada {{Val|25|u=°C}}

== Termodinamika ==
=== Transisi fase ===
{{main|mendidih|titik didih|pencairan|titik lebur}}
[[Berkas:Phase-diag-id.svg|jmpl|300px|[[Diagram fase]] khas. Garis putus-putus menunjukkan perilaku anomali [[air]]. Garis hijau menunjukkan variasi [[titik beku]] terhadap tekanan, dan garis biru menunjukkan variasi [[titik didih]] terhadap tekanan. Garis merah menunjukkan batas terjadinya [[sublimasi]] atau [[Deposisi (fisika)|deposisi]].]]

Pada suhu di bawah [[titik didih]], sembarang materi berbentuk cairan akan menguap sampai kondensasi gas di atasnya mencapai kesetimbangan. Pada titik ini, gas akan terkondensasi dengan laju yang sama dengan laju penguapan cairannya. Jdi, cairan tidak dapat terus ada jika cairan yang menguap dihilangkan secara kontinu. Cairan pada [[titik didih]]nya akan menguap lebih cepat daripada kondensasi gasnya pada tekanan yang berlaku. Cairan pada atau di atas titik didihnya normalnya akan mendidih, meskipun [[pemanasan super]] dapat mencegah hal ini dalam situasi tertentu.

Pada suhu di bawah [[titik beku]]nya, cairan akan cenderung [[Kristalisasi|mengkristal]], berubah bentuk menjadi padat. Tidak seperti transisi menjadi gas, tidak ada kesetimbangan pada transisi ini di bawah tekanan konstan, sehingga cairan akhirnya akan benar-benar mengkristal, kecuali terjadi [[pendinginan super]]. Perlu dicatat bahwa hal ini hanya benar di bawah tekanan konstan, jadi, seumpama air dan es yang berada di dalam wadah kuat yang tertutup rapat dapat mencapai kesetimbangan pada kedua fase yang terdapat bersamaan. Untuk transisi sebaliknya dari padat ke cair, lihat [[pencairan]].

=== Cairan di ruang angkasa ===
Diagram fase menjelaskan alasan cairan tidak terdapat dalam ruang angkasa atau media vakum lainnya. Oleh karena tekanannya nol (kecuali pada permukaan atau bagian dalam planet dan bulan), air dan cairan lainnya yang terpapar ruang akan segera mendidih atau membeku bergantung pada suhunya. Di daerah ruang angkasa di dekat bumi, air akan membeku jika tidak terkena sinar matahari langsung dan menguap (menyublim) segera setelah terkena sinar matahari. Jika air berada sebagai es di bulan, ia hanya ada di lubang-lubang bayangan di mana matahari tidak pernah bersinar dan di tempat-tempat yang dikelilingi bebatuan yang tidak cukup untuk memanaskannya. Di beberapa titik di dekat orbit Saturnus, sinar matahari terlalu lemah untuk menyublimkan es menjadi uap air. Ini terbukti dari panjangnya umur es yang membentuk cincin Saturnus.

=== Larutan ===
{{main|larutan}}

Cairan dapat menunjukkan [[Ketercampuran|ketakcampuran]]. Campuran dua cairan yang tak saling campur, yang cukup akrab dalam keseharian kita, adalah [[minyak]] dan [[air]]<ref name=":0">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=GPaPAgAAQBAJ&pg=PA152&dq=%C2%A0Liquids+can+display+immiscibility&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwiQga-DyfPUAhUPS2MKHQWABx0Q6AEIJDAA#v=onepage&q=%C2%A0Liquids%20can%20display%20immiscibility&f=false|title=Quantum Psychics - Scientifically Understand, Control and Enhance Your Psychic Ability|last=Kelly|first=Theresa M.|date=2013-03-18|publisher=Lulu.com|isbn=9780557034031|language=en}}</ref> pada [[sup]] atau makanan berkuah lainnya. Sementara kita juga cukup akrab dengan campuran dua cairan yang saling campur seperti air dan alkohol.<ref name=":0" /> Komponen cairan dalam campuran dapat dipisahkan satu sama lain melalui [[distilasi fraksional]].

== Sifat mikroskopik ==
=== Faktor struktur statik ===
{{main|Struktur cairan dan kaca}}
[[Berkas:Teilchenmodell Flüssigkeit.svg|jmpl|ka|200px|Struktur cairan monoatomik klasik. Atom-atom memiliki banyak tetangga terdekat yang bersinggungan, namun tidak ada orde jangkau jauh.]]

Dalam cairan, atom-atom tidak membentuk kisi kristal maupun menunjukkan bentuk {{Ill|orde jangkau jauh|en|Long-range order}}. Hal ini dibuktikan dengan tidak adanya {{Ill|puncak Bragg|en|Bragg peak}} pada [[difraksi sinar-X]] maupun [[Difraksi neutron|neutron]]. Di bawah kondisi normal, pola difraksi memiliki simetri sirkular, menunjukkan [[isotropi]] cairan. Pada arah radial, intensitas difraksi berosilasi dengan lancar. Ini biasanya dijelaskan sebagai [[Faktor struktur|faktor struktur statis]] ''S(q)'', dengan bilangan gelombang<blockquote><math>q=\left (\frac{4\pi}{\lambda} \right)sin\ \theta</math></blockquote>pada panjang gelombang λ dari kuar (''probe'') (foton atau neutron) dan [[Hukum Bragg|sudut Bragg]] θ. Osilasi S(q) menyatakan ''orde dekat'' cairan, yaitu korelasi antara atom dan beberapa kelopak dari tetangga terdekat, kedua terdekat, ...

Penjelasan korelasi ini yang lebih intuitif diberikan oleh [[fungsi distribusi radial]] ''g(r)'', yang berdasarkan pada [[transformasi Fourier]] ''S(q)''. Ia menyajikan rata-rata spasial korelasi pasangan dalam cairan.

[[Berkas:Lennard-Jones Radial Distribution Function.svg|jmpl|300px|Fungsi distribusi radial [[Potensial Lennard-Jones|fluida model Lennard-Jones]].]]

=== Dispersi suara dan relaksasi struktural ===

Persamaan di atas tentang kecepatan suara <math>c = \sqrt {K/\rho}</math> mengandung [[modulus kompresi]] ''K''. Jika ''K'' tidak tergantung frekuensi maka cairan berperilaku seperti {{Ill|media linier|en|Linear medium}}, sehingga suara merambat tanpa {{Ill|disipasi|en|Dissipation}} dan tanpa {{Ill|penggandengan mode|en|Mode coupling}}. Pada kenyataannya, cairan menunjukkan beberapa [[dispersi]]: dengan kenaikan frekuensi, ''K'' berpindah silang dari frekuensi rendah, (batas cairan, <math>K_0</math>) ke frekuensi tinggi (batas padat, <math>K_\infty</math>). Dalam cairan normal, sebagian besar pelintasan ini terjadi pada frekuensi antara GHz dan THz., kadang-kadang disebut [[hipersonik]].

Pada frekuensi sub-GHz, cairan normal mempertahankan [[Gelombang geser|gelombang s]]: batas frekuensi 0 [[modulus geser]] adalah <math>G_0=0</math>. Hal ini kadang-kadang dilihat sebagai sifat definitif cairan.<ref>{{cite journal | last1 = Born | first1 = Max | year = 1940 | title = On the stability of crystal lattices | journal = Mathematical Proceedings | volume = 36 | issue = 2 | pages = 160–172 | publisher = Cambridge Philosophical Society | doi = 10.1017/S0305004100017138 | url = http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=2032432 | format =  | accessdate = |bibcode = 1940PCPS...36..160B }}</ref><ref>{{cite journal | last1 = Born | first1 = Max | year = 1939 | title = Thermodynamics of Crystals and Melting | journal = Journal of Chemical Physics | volume = 7 | issue = 8 | pages = 591–604 | publisher =  | jstor =  | doi = 10.1063/1.1750497 | url = http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v7/i8/p591_s1?isAuthorized=no | format =  | accessdate =  | bibcode = 1939JChPh...7..591B | archive-date = 2016-05-15 | archive-url = http://arquivo.pt/wayback/20160515021512/http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v7/i8/p591_s1?isAuthorized=no | dead-url = yes }}</ref> Namun, seperti modulus kompresi ''K'', modulus geser ''G'' tergantung pada frekuensi, dan pada frekuensi hipersonik ia menunjukkan perpindahan silang yang mirip, dari batas seperti cairan <math>G_0</math> ke batas seperti padatan, <math>G_\infty</math>.

Menurut {{Ill|fungsi respon linier|en|Linear response function}}, transformasi Fourier ''K'' atau ''G'' menggambarkan cara sistem kembali ke kesetimbangan setelah perturbasi eksternal; untuk alasan ini, tahap dispersi dalam wilayah GHz...THz disebut [[relaksasi struktural]]. Menurut {{Ill|teorema fluktuasi-disipasi|en|Fluctuation-dissipation theorem}}, relaksasi menuju kesetimbangan berhubungan erat dengan fluktuasi ''pada'' kesetimbangan. Fluktuasi densitas berkaitan dengan gelombang suara dapat diamati secara eksperimental melalui [[hamburan Brillouin]].

Pada cairan superdingin menuju transisi kaca, pindah silang respon dari seperti cairan ke seperti padatan bergerak dari GHz ke MHz, kHz, Hz, ...; secara ekuivalen, waktu karakteristik relaksasi struktural meningkat dari μs, ms, s, ... Ini adalah penjelasan mikroskopis untuk perilaku viskoelastis cairan pembentuk kaca yang disebutkan di atas.

== Lihat pula ==
{{Portalkimia}}
* [[Fase benda]]
* [[Wujud materi]]

== Referensi ==
{{Reflist|30em}}

{{Wujud materi}}
{{Authority control}}

[[Kategori:Cairan| ]]
[[Kategori:Fase benda|*Cai]]
[[Kategori:Viskositas]]
[[Kategori:Volume]]
[[Kategori:Kimia]]
[[Kategori:Fisika benda terkondensasi]]