Fenômenos de superfícieCapilaridade
Viscosidade
Embora nossa análise tenha sido feita tomando-se como referência um líquido, o fenômeno da tensão superfícial pode ser observado, e com maior intensidade, também em corpos sólidos. Senão, como explicar a necessidade de se riscar a superfície de uma lajota ou de um vidro para facilitar o seu corte?
Os conta-gotas fornecem gotas de tamanhos variados conforme o líquido. Este fato é devido a tensão superficial ser diferente para cada líquido. Os líquidos com maior tensão superficial "suportam" um peso maior da gota do que os líquidos de menor tensão.
Capilaridade
Diferentemente dos sólidos os líquidos podem fluir. Suas partículas se movem quase independentemente umas das outras, mas não tão livremente como as partículas de um gás. Forças de atração conhecidas como forças de coesão, agem entre as partículas do líquido. Entre as partículas de um líquido e as do material em que estão encostados também existe uma força de atração chamada de força de adesão. O efeito resultante das forças de adesão e coesão produzem a capilaridade.
A capilaridade é uma conseqüência da tensão superficial.
Sendo a força associada à tensão superficial paralela à superfície da película líquida, ela atua no sentido de puxar o líquido para cima, o que provoca uma ascensão do mesmo através do tubo capilar. O líquido subirá até alcançar um peso igual ao módulo desta força. Pode-se concluir então, que a altura alcançada pelo líquido depende, basicamente, da tensão superficial do líquido e do raio do tubo capilar. Isso só acontece quando duas paredes estiverem muito próximas uma da outra.
Esse fenômeno contribui muito na circulação da seiva pelos tubos capilares existentes nos caules das plantas. Nas lamparinas a álcool ou querosene, o combustível consegue atingir a chama por capilaridade.
Menisco
Quando um líquido encontra uma superfície sólida ele adquire uma forma curva chamada menisco. A forma do menisco depende da relação entre as forças de adesão e coesão.
Viscosidade
No movimento de um líquido existe atrito entre suas moléculas e que é traduzido por uma grandeza denominada viscosidade. A água possui viscosidade muito pequena, por isso escoa com facilidade, enquanto o óleo possui uma viscosidade maior, isto é, escoa com mais dificuldade.
Quando um líquido se move por um tubo, o atrito das diversas camadas líquidas entre si e com as paredes do tubo determina que nem todos os pontos do líquido se movam com a mesma velocidade. Um líquido é tanto mais perfeito quanto menos viscoso for. A viscosidade de um líquido depende de muitos fatores porém o que mais influi é a temperatura: a viscosidade diminui à medida que a temperatura aumenta. É muito comum aquecer os frascos com mel a fim de conseguir que o mesmo flua com rapidez.
Em circunstâncias particulares de nosso cotidiano, uma série de fenômenos físicos relacionados com os líquidos em equilíbrio, aparentemente contradizem a lei fundamental da hidrostática e, como decorrência, parecem também negar as demais leis que explicam as propriedades dos líquidos em equilíbrio. São os fenômenos de superfície.
A importância dos fenômenos de superfície vai muito além da curiosidade que, eventualmente, poderão despertar. Eles apresentam um conjunto de aplicações, algumas delas diretamente ligadas ao nosso dia-a-dia e, outras, fazendo parte do processo de vida de organismos vegetais e animais. Você, provavelmente, não terá por enquanto explicações muito elaboradas para os mesmos. Poderá, mesmo assim, emitir sua opinião a respeito de alguns destes fenômenos como os que estão sendo a seguir citados.
A Lei de Arquimedes diz que, um corpo mais denso que o um líquido, afunda no mesmo, pois terá um peso maior que o empuxo por ele recebido. sabendo que a massa específica do aço é cerca de 7,8 vezes maior que a massa específica da água, você arriscaria afirmar que uma agulha poderá não afundar neste líquido? E que alguns insetos podem caminhar sobre a água?
Sabe-se que os líquidos em equilíbrio assumem a forma dos recipientes que os contém. No entanto, ao caírem algumas gotas de água sobre uma superfície encerada, ao invés de se espalharem de acordo com a previsão das leis do equilíbrio, elas assumem uma forma quase esférica. Do mesmo modo, as gotas de mercúrio que rolam numa superfície plana, também mostram que os líquidos podem ter forma própria. Como se explica tais contradições?
No estudo das condições de equilíbrio dos líquidos, contidos em recipientes, afirmou-se que a superfície livre dos mesmos é plana e horizontal. Por outro lado, você já observou como fica a superfície livre da água numa proveta ou no tubo em U? Ou, ainda, como se apresenta a superfície livre de um líquido qualquer no gargalo de uma garrafa?
Foi observado, e confirmado pela lei de Stevin, que um líquido em equilíbrio em sistemas de vasos comunicantes atinge a mesma altura em todos os vasos do sistema. Isto também é válido para recipientes de pequenas alturas, tipo tubos capilares?
O escoamento dos líquidos ocorre de forma contínua. No entanto, um líquido que escoa lentamente de um conta-gotas flui continuamente ou o faz através de pingos sucessivos?
Nas residências usam-se para limpeza, higiene corporal e lavagem da roupa, sabão e sabonetes. Qual a verdadeira função do sabão? E dos detergentes?
Tensão Superficial
A superfície livre dos líquidos em equilíbrio se comportam como uma membrana tensa (esticada).
Entre as moléculas que constitui a matéria existe forças de interação de origem elétrica. A tensão superficial surge graças à presença destas forças atrativas em são explicadas pelo modelo cinético-molecular. Tais forças adquirem valores consideráveis quando a distância entre as moléculas é da ordem de 10-6cm, como acontece nos líquidos e principalmente nos sólidos. Para distâncias maiores, como no caso dos gases, as forças de interação molecular são praticamente nulas.
Para um melhor entendimento do fenômeno da tensão superficial, vamos observar e analisar a figura seguinte que apresenta, em escala ampliada, as forças de coesão atuando sobre duas moléculas líquidas, uma no interior e a outra na superfície.
Cada molécula no interior do líquido em equilíbrio é cercada e atraída por outras moléculas. No entanto, se as forças que atuam nesta molécula forem somadas vetorialmente, obteremos uma força resultante média nula.
Por outro lado, se considerarmos uma molécula localizada na supefície do líquido podemos observar pelo desenho da figura, que existe uma força resultante dirigida para o interior do líquido. Como conseqüência, as moléculas da superfície livre do líquido são mantidas, por estas forças, ligadas (presas) ao restante da massa elástica, semelhante a uma fina membrana de borracha esticada. Isto explica, por exemplo, o fato de insetos poderem caminhar sobre a água sem afundar ou de ser possível manter uma agulha de aço sobre a superfície da água mesmo tendo uma densidade 7,8 vezes maior que a densidade deste líquido.
A tensão superficial apresenta algumas características:
A Lei de Arquimedes diz que, um corpo mais denso que o um líquido, afunda no mesmo, pois terá um peso maior que o empuxo por ele recebido. sabendo que a massa específica do aço é cerca de 7,8 vezes maior que a massa específica da água, você arriscaria afirmar que uma agulha poderá não afundar neste líquido? E que alguns insetos podem caminhar sobre a água?
Sabe-se que os líquidos em equilíbrio assumem a forma dos recipientes que os contém. No entanto, ao caírem algumas gotas de água sobre uma superfície encerada, ao invés de se espalharem de acordo com a previsão das leis do equilíbrio, elas assumem uma forma quase esférica. Do mesmo modo, as gotas de mercúrio que rolam numa superfície plana, também mostram que os líquidos podem ter forma própria. Como se explica tais contradições?
No estudo das condições de equilíbrio dos líquidos, contidos em recipientes, afirmou-se que a superfície livre dos mesmos é plana e horizontal. Por outro lado, você já observou como fica a superfície livre da água numa proveta ou no tubo em U? Ou, ainda, como se apresenta a superfície livre de um líquido qualquer no gargalo de uma garrafa?
Foi observado, e confirmado pela lei de Stevin, que um líquido em equilíbrio em sistemas de vasos comunicantes atinge a mesma altura em todos os vasos do sistema. Isto também é válido para recipientes de pequenas alturas, tipo tubos capilares?
O escoamento dos líquidos ocorre de forma contínua. No entanto, um líquido que escoa lentamente de um conta-gotas flui continuamente ou o faz através de pingos sucessivos?
Nas residências usam-se para limpeza, higiene corporal e lavagem da roupa, sabão e sabonetes. Qual a verdadeira função do sabão? E dos detergentes?
Tensão Superficial
A superfície livre dos líquidos em equilíbrio se comportam como uma membrana tensa (esticada).
Entre as moléculas que constitui a matéria existe forças de interação de origem elétrica. A tensão superficial surge graças à presença destas forças atrativas em são explicadas pelo modelo cinético-molecular. Tais forças adquirem valores consideráveis quando a distância entre as moléculas é da ordem de 10-6cm, como acontece nos líquidos e principalmente nos sólidos. Para distâncias maiores, como no caso dos gases, as forças de interação molecular são praticamente nulas.
Para um melhor entendimento do fenômeno da tensão superficial, vamos observar e analisar a figura seguinte que apresenta, em escala ampliada, as forças de coesão atuando sobre duas moléculas líquidas, uma no interior e a outra na superfície.
Cada molécula no interior do líquido em equilíbrio é cercada e atraída por outras moléculas. No entanto, se as forças que atuam nesta molécula forem somadas vetorialmente, obteremos uma força resultante média nula.
Por outro lado, se considerarmos uma molécula localizada na supefície do líquido podemos observar pelo desenho da figura, que existe uma força resultante dirigida para o interior do líquido. Como conseqüência, as moléculas da superfície livre do líquido são mantidas, por estas forças, ligadas (presas) ao restante da massa elástica, semelhante a uma fina membrana de borracha esticada. Isto explica, por exemplo, o fato de insetos poderem caminhar sobre a água sem afundar ou de ser possível manter uma agulha de aço sobre a superfície da água mesmo tendo uma densidade 7,8 vezes maior que a densidade deste líquido.
A tensão superficial apresenta algumas características:
- tem o mesmo valor em todas as direções;
- não depende da espessura e extensão da membrana;
- varia com a temperatura e com a natureza da superfície de contato - diminui conforme aumenta a temperatura;
Embora nossa análise tenha sido feita tomando-se como referência um líquido, o fenômeno da tensão superfícial pode ser observado, e com maior intensidade, também em corpos sólidos. Senão, como explicar a necessidade de se riscar a superfície de uma lajota ou de um vidro para facilitar o seu corte?
Os conta-gotas fornecem gotas de tamanhos variados conforme o líquido. Este fato é devido a tensão superficial ser diferente para cada líquido. Os líquidos com maior tensão superficial "suportam" um peso maior da gota do que os líquidos de menor tensão.
Capilaridade
Diferentemente dos sólidos os líquidos podem fluir. Suas partículas se movem quase independentemente umas das outras, mas não tão livremente como as partículas de um gás. Forças de atração conhecidas como forças de coesão, agem entre as partículas do líquido. Entre as partículas de um líquido e as do material em que estão encostados também existe uma força de atração chamada de força de adesão. O efeito resultante das forças de adesão e coesão produzem a capilaridade.
A capilaridade é uma conseqüência da tensão superficial.
Sendo a força associada à tensão superficial paralela à superfície da película líquida, ela atua no sentido de puxar o líquido para cima, o que provoca uma ascensão do mesmo através do tubo capilar. O líquido subirá até alcançar um peso igual ao módulo desta força. Pode-se concluir então, que a altura alcançada pelo líquido depende, basicamente, da tensão superficial do líquido e do raio do tubo capilar. Isso só acontece quando duas paredes estiverem muito próximas uma da outra.
Esse fenômeno contribui muito na circulação da seiva pelos tubos capilares existentes nos caules das plantas. Nas lamparinas a álcool ou querosene, o combustível consegue atingir a chama por capilaridade.
Menisco
Quando um líquido encontra uma superfície sólida ele adquire uma forma curva chamada menisco. A forma do menisco depende da relação entre as forças de adesão e coesão.
Viscosidade
No movimento de um líquido existe atrito entre suas moléculas e que é traduzido por uma grandeza denominada viscosidade. A água possui viscosidade muito pequena, por isso escoa com facilidade, enquanto o óleo possui uma viscosidade maior, isto é, escoa com mais dificuldade.
Quando um líquido se move por um tubo, o atrito das diversas camadas líquidas entre si e com as paredes do tubo determina que nem todos os pontos do líquido se movam com a mesma velocidade. Um líquido é tanto mais perfeito quanto menos viscoso for. A viscosidade de um líquido depende de muitos fatores porém o que mais influi é a temperatura: a viscosidade diminui à medida que a temperatura aumenta. É muito comum aquecer os frascos com mel a fim de conseguir que o mesmo flua com rapidez.
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