Calcolo della Tensione Superficiale

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Tensione superficiale Tensione superficiale Forza agente tra le molecole della superficie di un liquido, a causa della quale questo stesso si comporta come se fosse coperto da una sottile pellicola elastica.
Le forze che agiscono sulle molecole all'interno di un liquido sono dirette in tutte le direzioni, e dunque hanno risultante nulla; viceversa, le molecole situate in superficie risentono solo delle forze (attrazione) esercitate dalle particelle sottostanti - che danno come risultato una forza totale diretta verso il basso - e vengono perciò trattenute contro la massa del liquido. Una goccia d'acqua che cade da un rubinetto assume una forma sferica proprio a causa della forza di tensione superficiale: le molecole interne della goccia attraggono quelle superficiali fino ad ottenere la superficie d'area minima.
Una goccia di mercurio assume una forma sferica anche quando è posta su un piano d'appoggio, perché le forze agenti tra gli atomi di mercurio sono abbastanza intense da far sì che la goccia mantenga la sua forma nonostante la gravità: ciò non avviene per l'acqua perché questa è caratterizzata da tensione superficiale più debole. Una bolla di sapone è il risultato della tensione superficiale in una soluzione saponosa, che si distribuisce nella forma di minima superficie - una sfera - intrappolando l'aria all'interno. A causa delle forze di tensione superficiale, la superficie libera dell'acqua può sostenere la punta di un ago, una lametta o il peso di altri oggetti che presentano una maggiore densità dell'acqua. Una molecola di liquido è soggetta alle forze attrattive di tutte le molecole ad essa circostanti; questa forza di coesione ha un raggio d'azione r che non supera i 10-5 cm. Ciò vuol dire che se, facendo centro in una molecola, si descrive un cerchio di raggio r (SFERA D'AZIONE), la forza coesiva dovuta alla molecola agisce soltanto su quelle molecole che sono interne a tale sfera e che, viceversa, essa è soggetta soltanto all'azione delle molecole contenute nella sua sfera d'azione. Consideriamo, ad esempio, la figura, in cui la molecola A è completamente “immersa” nel liquido: le forze di coesione dovute alle molecole contenute nella sua sfera d'azione, sono dirette in ogni senso, e come detto hanno risultante nulla. Invece le molecole B e C, la cui distanza dalla superficie del liquido è minore del raggio d'azione, sono soggette ad una forza diretta verso l'interno del liquido: questa forza, come si è già visto, è la risultante delle forze di coesione dovute alle molecole del liquido che si trovano nella loro sfera d'azione, riempiendola solo parzialmente. Se al di sopra della superficie del liquido c'è un gas, le sue molecole che cadono entro la sfera d'azione delle particelle superficiali del fluido, esercitano anch'esse delle forze, che però non compensano in alcun modo le forze esercitate dalla superficie del liquido. Da questo segue che lo strato superficiale del fluido si trova in una condizione diversa dal ri