Términos

• capilar a un tubo estrecho.
• cohesión Varias fuerzas intermoleculares que mantienen unidos los sólidos y líquidos.
• adhesión La capacidad de una sustancia para adherirse a una sustancia diferente.
• menisco La curva superficie de los líquidos en tubos, ya sean cóncavos o convexos, causada por la tensión superficial del líquido.

Cohesión y adhesión

Las moléculas en cualquier muestra Los elementos de la materia experimentan fuerzas intermoleculares, que son fuerzas atractivas o repulsivas entre átomos o moléculas dentro de la muestra. Estas fuerzas son responsables de muchos comportamientos observables de las sustancias, como la fase en la que se encuentran bajo ciertas condiciones de temperatura y presión. Cuando ocurren fuerzas de atracción entre moléculas similares, se las conoce como fuerzas cohesivas, o que resultan en cohesión, porque mantienen juntas las moléculas de la muestra. Estas fuerzas cohesivas son especialmente fuertes en la superficie de un líquido, lo que resulta en el fenómeno de tensión superficial. Por ejemplo, los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua son los responsables de la cohesión que se observa en las gotas de agua.

Por otro lado, cuando se producen fuerzas intermoleculares entre diferentes tipos de moléculas (especialmente cuando forman parte de diferentes fases de materia), se denominan fuerzas adhesivas o que dan lugar a adhesión. Las moléculas de una muestra de agua en contacto con una superficie de vidrio experimentan fuerzas de atracción hacia las moléculas de vidrio. El agua tiende a adherirse a tales superficies debido a esas interacciones.

Acción capilar

La acción capilar es la capacidad de un líquido de fluir en espacios estrechos sin la ayuda de y en oposición a fuerzas externas como la gravedad. Este efecto se puede ver en la extracción de líquidos entre los pelos de un pincel, en un tubo delgado, en materiales porosos como el papel, en algunos materiales no porosos (como la fibra de carbono licuada), o en una celda. Ocurre cuando las fuerzas de atracción intermoleculares entre el líquido y las superficies sólidas circundantes (fuerzas adhesivas) son más fuertes que las fuerzas cohesivas dentro del líquido. Si el diámetro del tubo es suficientemente pequeño, entonces la combinación de tensión superficial (que es causada por la cohesión dentro del líquido) y las fuerzas adhesivas entre el líquido y el recipiente actúan juntas para levantar el líquido. La altura (h) de una columna de líquido viene dada por:

h = \ frac {2T} {\ rho rg}

donde T es la tensión superficial, \ rho es la densidad del líquido, g es la aceleración debida a la gravedad y r es el radio del tubo. Observe que la altura a la que se eleva el líquido es inversamente proporcional al radio del tubo, lo que explica por qué el fenómeno es más pronunciado para los tubos más pequeños.

Un aparato común utilizado para demostrar la acción capilar es el capilar tubo. Cuando el extremo inferior de un tubo de vidrio vertical se coloca en un líquido, se forma un menisco cóncavo. Las fuerzas de adhesión entre el fluido y la pared interior sólida empujan la columna de líquido hacia arriba hasta que haya una masa suficiente de líquido para que las fuerzas gravitacionales contrarresten estas fuerzas.

El menisco es la curva causada por la tensión superficial en la superficie superior de un líquido. Puede ser convexo o cóncavo. Un menisco convexo ocurre cuando las moléculas tienen una atracción más fuerte entre sí (cohesión) que hacia el material del recipiente (adhesión), lo que hace que la superficie del líquido se hunda hacia abajo. Esto se puede ver entre el mercurio y el vidrio en barómetros y termómetros. Por el contrario, un menisco cóncavo se produce cuando las moléculas del líquido son atraídas por las del recipiente, lo que hace que la superficie del líquido se hunda hacia arriba. Esto se puede ver en un vaso de agua.

La acción capilar actúa sobre los meniscos cóncavos para levantar el líquido, aumentando el área de contacto favorable entre el líquido y el recipiente, y sobre los meniscos convexos para tirar el líquido hacia abajo , reduciendo la cantidad de área de contacto.

Al considerar cómo se comportarán los líquidos en las superficies, si las moléculas del líquido son fuertemente atraídas por las moléculas sólidas, la gota de líquido se esparcirá por completo sobre la superficie sólida. Este suele ser el caso del agua sobre superficies metálicas o cerámicas desnudas.

El fenómeno de la acción capilar es importante en el transporte de agua y nutrientes en las plantas a través del proceso de transpiración.