Tensao Superficial

Sempre que um líquido entra em contato com outra substância, seja ela um sólido, um gás ou outro líquido, desenvolve-se uma interface entre ele e os demais, causada pelo fenômeno de coesão entre moléculas similares. Na interface ocorre uma mudança abrupta de pressão. Em uma gota de água que cai, por exemplo, a pressão interna é muito superior à pressão atmosférica externa. A tensão superficial faz com que a interface comporte-se como se fosse uma membrana elástica real. Essa membrana recebe o nome genérico de menisco.

Diferentemente das tensões vistas anteriormente, que possuem a dimensão de força por área, a tensão superficial possui a dimensão de força por unidade de comprimento (ou energia por área). Para entender por que, considere uma gota de líquido em repouso sobre uma superfície sólida. A diferença de pressão ΔP entre o interior e o exterior do menisco faz com que a superfície da gota se curve, de forma que a somatória das forças resultantes da tensão superficial possua uma componente normal à superfície (FN), e essa componente equilibre a diferença de pressões. Define-se então a tensão superficial como a relação entre FN e o dobro do raio de curvatura médio da superfície ().

Ascensão e depressão capilares em tubos estreitos[editar | editar código-fonte]

Ação capilar: vermelho=ângulo de contato menor que 90°; azul=ângulo de contato maior que 90°Um barômetro tradicional consiste de um tubo de vidro vertical de cerca de 1 cm de diâmetro parcialmente cheio de mercúrio e com vácuo na parte superior. A superfície do mercúrio é deformada pela tensão superficial, neste caso com (menisco convexo), diminuindo a superfície de contato do mercúrio com o vidro. Se, em lugar de vidro, o tubo fosse feito de cobre, o ângulo de contato seria menor que 90°, dando origem a um menisco côncavo. Isso ocorre porque o mercúrio adere bastante ao cobre, e muito pouco ao vidro. Quando um líquido adere ao recipiente, é preciso considerar a tensão superficial como tendo um valor negativo, uma vez que o comportamento do líquido se faz no sentido de aumentar a área de contato, não de diminuí-la.

Se o tubo for suficientemente estreito e a adesão do líquido às paredes, suficientemente grande, verifica-se o fenômeno conhecido como ancensão capilar, com a coluna de líquido sendo levantada pela ação da tensão superficial. Reciprocamente, se a repulsão for suficientemente grande, a coluna de líquido será rebaixada (depressão capilar). Considere-se um tubo de diâmetro contendo um líquido de densidade . O elemento de volume , situado no topo do tubo, em contato com o ar, está sujeito a uma força vertical descendente , devida ao seu peso. Aparecerá também uma força , tangencial à superfície superior do tubo, na interface entre o líquido e as paredes do tubo, devido à tensão superficial . Com isso, a superfície superior do elemento de volume se torna curva (côncava), formando um ângulo com as laterais do tubo. Essa força terá uma componente vertical ascendente

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