Capilaridade
Este artigo precisa de máis fontes ou referencias que aparezan nunha publicación acreditada que poidan verificar o seu contido, como libros ou outras publicacións especializadas no tema. Por favor, axude mellorando este artigo. (Desde decembro de 2016.) |
A capilaridade é unha propiedade dos líquidos que depende da súa tensión superficial a cal, á súa vez, depende da cohesión do líquido, e que lle confiren a capacidade de subir ou baixar por un tubo capilar.
Cando un líquido sobe por un tubo capilar, é debido a que a forza intermolecular ou cohesión intermolecular entre as súas moléculas é menor que a adhesión do líquido co material do tubo; é dicir, é un líquido que molla. O líquido segue subindo até que a tensión superficial se equilibra polo peso do líquido que enche o tubo. Así é o caso da auga, e esta propiedade é a que regula parcialmente o seu ascenso dentro das plantas, sen gastar enerxía para vencer a gravidade.
Cando a cohesión entre as moléculas dun líquido é máis potente que a adhesión ao capilar, como o caso do mercurio, a tensión superficial fai que o líquido descenda a un nivel inferior e a súa superficie é convexa.
Tubo capilar
editar- Artigo principal: Tubo capilar.
A masa líquida é directamente proporcional ao cadrado do diámetro do tubo, polo que un tubo angosto succionará o líquido nunha lonxitude maior que un tubo largo. Así, un tubo de vidro de 0,1 mm de diámetro erguerá unha columna de auga de 30 cm. Canto máis miúdo é o diámetro do tubo capilar, maior será a presión capilar e a altura alcanzada. En capilares de 1 µm (micrómetro) de raio, cunha presión de succión 1,5 × 103 hPa (hectopascal = hPa = 1,5 atm), corresponde a unha altura de columna de auga de 14 a 15 m.
Dúas placas de vidro que están separadas por unha película de auga de 1 µm de espesor, mantéñense unidas por unha presión de succión de 1,5 atm. Por iso creban os portaobxectos humedecidos ao intentar separalos.
Entre algúns materiais, como o mercurio e o vidro, as forzas intermoleculares do líquido exceden ás existentes entre o líquido e o sólido, polo que se forma un menisco convexo e a capilaridade traballa en sentido inverso.
As plantas zugan auga subterránea da terra por capilaridade, aínda que as plantas máis grandes axúdanse da transpiración para desprazar a cantidade necesaria.
Lei de Jurin
editarA lei de Jurin define a altura que se acada cando se equilibra o peso da columna de líquido e a forza de ascensión por capilaridade. A altura h en metros dunha columna líquida está dada pola ecuación:
onde:
- = tensión superficial interfacial (N/m)
- θ = ángulo de contacto
- ρ = densidade do líquido (kg/m³)
- g = aceleración debida á gravidade (m/s²)
- r = raio do tubo (m)
Para un tubo de vidro no aire a nivel do mar e cheo de auga,
- = 0,0728 N/m a 20 °C
- θ = 0°
- ρ = 1000 kg/m³
- g = 9,80665 m/s²
pois, a altura da columna de auga, en metros, será:
- .
Por exemplo, nun tubo de 1 mm de raio, a auga ascenderá por capilaridade uns 14 mm.