Termini

• capillare a un tubo stretto.
• coesione Varie forze intermolecolari che tengono insieme solidi e liquidi.
• adesione La capacità di una sostanza di aderire a una sostanza diversa.
• menisco superficie dei liquidi nei tubi, sia concava che convessa, causata dalla tensione superficiale del liquido.

Coesione e adesione

Le molecole in qualsiasi campione La materia subisce forze intermolecolari, che sono forze attrattive o repulsive tra atomi o molecole all’interno del campione. Tali forze sono responsabili di molti comportamenti osservabili delle sostanze, come la fase in cui si trovano in determinate condizioni di temperatura e pressione. Quando le forze attrattive si verificano tra molecole simili, vengono indicate come forze coesive o risultanti in coesione, perché tengono vicine le molecole del campione. Queste forze coesive sono particolarmente forti sulla superficie di un liquido, provocando il fenomeno della tensione superficiale. Ad esempio, i legami idrogeno tra le molecole d’acqua sono responsabili della coesione osservata nelle goccioline d’acqua.

D’altra parte, quando si verificano forze intermolecolari tra diversi tipi di molecole (specialmente quando fanno parte di diverse fasi di materia), sono indicate come forze adesive o risultanti in adesione. Le molecole in un campione di acqua a contatto con una superficie di vetro subiscono forze attrattive verso le molecole di vetro. L’acqua ha la tendenza ad aderire a tali superfici a causa di tali interazioni.

Azione capillare

L’azione capillare è la capacità di un liquido di fluire in spazi ristretti senza l’assistenza di e dentro opposizione a forze esterne come la gravità. Questo effetto può essere visto nella stesura di liquidi tra i peli di un pennello, in un tubo sottile, in materiali porosi come la carta, in alcuni materiali non porosi (come la fibra di carbonio liquefatta), o in una cella. Si verifica quando le forze di attrazione intermolecolari tra il liquido e le superfici solide circostanti (forze di adesione) sono più forti delle forze coesive all’interno del liquido. Se il diametro del tubo è sufficientemente piccolo, la combinazione di tensione superficiale (che è causata dalla coesione all’interno del liquido) e forze adesive tra il liquido e il contenitore agiscono insieme per sollevare il liquido. L’altezza (h) di una colonna liquida è data da:

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

dove T è la tensione superficiale, \ rho è la densità del liquido, g è l’accelerazione dovuta alla gravità e r è il raggio del tubo. Si noti che l’altezza alla quale viene sollevato il liquido è inversamente proporzionale al raggio del tubo, il che spiega perché il fenomeno è più pronunciato per i tubi più piccoli.

Un apparato comune utilizzato per dimostrare l’azione capillare è il capillare tubo. Quando l’estremità inferiore di un tubo di vetro verticale viene posta in un liquido, si forma un menisco concavo. Le forze di adesione tra il fluido e la parete interna solida tirano la colonna di liquido verso l’alto finché non vi è una massa di liquido sufficiente affinché le forze gravitazionali contrastino queste forze.

Il menisco è la curva causata dalla tensione superficiale nella superficie superiore di un liquido. Può essere convesso o concavo. Un menisco convesso si verifica quando le molecole hanno un’attrazione più forte l’una verso l’altra (coesione) rispetto al materiale del contenitore (adesione), provocando la caduta della superficie del liquido verso il basso. Questo può essere visto tra mercurio e vetro in barometri e termometri. Al contrario, un menisco concavo si verifica quando le molecole del liquido sono attratte da quelle del contenitore, provocando la caduta della superficie del liquido verso l’alto. Questo può essere visto in un bicchiere d’acqua.

L’azione capillare agisce sui menischi concavi per sollevare il liquido, aumentando l’area di contatto favorevole tra liquido e contenitore, e sui menischi convessi per trascinare il liquido verso il basso , riducendo la quantità di area di contatto.

Quando si considera come si comportano i liquidi sulle superfici, se le molecole liquide sono fortemente attratte dalle molecole solide, la goccia di liquido si diffonderà completamente sulla superficie solida. Questo è spesso il caso dell’acqua su superfici metalliche o ceramiche nude.

Il fenomeno dell’azione capillare è importante nel trasporto di acqua e sostanze nutritive nelle piante attraverso il processo di traspirazione.