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Tensão superficial

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Podemos sair secos de um mergulho na água? Claro que sim. Basta que nos untemos com uma substância impermeável à água.

Untem um dedo com parafina e mergulhem-no na água. Quando o retirarem constatarão que vem seco ou apenas com algumas gotinhas. Uma sacudidela basta para que elas caiam.

Diz-se, nesse caso, que a água não molha a parafina. O mercúrio comporta-se da mesma maneira em relação a quase todos os corpos sólidos. Não molha o couro, nem o vidro, nem a madeira.

A água, mais caprichosa, adere bem a certos corpos e evita o contato com outros. Não molha as superfícies engorduradas mas molha bem o vidro limpo. Molha ainda a madeira, o papel e lã.

Se colocarmos uma gota de água numa lâmina de vidro muito limpo, ela espalha-se e forma uma película muito delgada. Se deixássemos pingar a mesma gota sobre parafina, ela conservaria uma forma quase esférica embora comprimida pelo seu próprio peso.

A gasolina ou mesmo o querosene são substâncias que aderem a quase todos os corpos. Ao procurar espalhar-se pela superfície do vidro ou de um metal é capaz de sair de um recipiente mal fechado. Um pouco de gasolina entornada pode envenenar-nos a vida por muito tempo, manchando uma grande extensão, penetrando em todas as fendas, impregnando as roupas etc. Esta é a razão por que é tão difícil libertar-nos do seu desagradável odor.

A propriedade que têm certos corpos de não se deixarem molhar pode ser origem de fenômenos muito curiosos.

Peguemos uma agulha e, após untá-la com gordura, pousemo-la suavemente na superfície da água. A agulha não afunda. Olhando mais atentamente nota-se que ela forma uma depressão nessa superfície na qual flutua tranqüilamente.

Mas basta apertá-la ligeiramente para que a agulha afunde. É preciso, para que isso aconteça, que uma parte suficientemente importante seja mergulhada na água.

Esta interessante propriedade é utilizada por certos insetos aquáticos que se movem rapidamente à superfície da água sem molharem as patas.

Utiliza-se a "molhagem" na indústria para enriquecer os minerais por flutuação.

O fenômeno consiste no seguinte: o mineral finamente pulverizado é colocado num tanque cheio de água ao qual se adiciona um óleo especial que possui a propriedade de molhar as partículas do mineral mas não as da ganga. Uma agitação enérgica permite envolver estas partículas por uma película de óleo. Nessa massa negra formada por mineral, água e óleo injeta-se ar sob pressão. Uma grande quantidade de bolhas de ar (formando uma espuma) sobe à superfície. A técnica da flutuação baseia-se no fato de as partículas envolvidas pelo óleo prenderem-se às bolhas de ar que as trazem à superfície como se fossem balões.

O mineral fica à superfície com a espuma, a ganga permanece no fundo. Retira-se a espuma para a submeter em seguida a um tratamento que permita obter um concentrado várias vezes purificado.

As forças de aderência que se exercem entre as superfícies são capazes de perturbar o princípio dos vasos comunicantes, o que é fácil de verificar.Se introduzirmos um tubo muito fino (uma fração de milímetro de diâmetro) na água, esta, violando o princípio dos vasos comunicantes, sobe rapidamente até um nível muito superior ao do recipiente base.

Por que isso acontece? Que forças mantêm o peso da coluna de líquido? A ascensão é devida às forças que fazem aderir a água ao vidro.

As forças de adesão superficial só se manifestam de maneira visível quando se dispõe de um tubo suficientemente delgado. Quanto mais estreito é o tubo mais alto o líquido sobe, mais pronunciado é o fenômeno.

A designação destes fenômenos superficiais provém do nome dos tubos utilizados. O seu diâmetro interno (muito regular ao logo do tubo todo) não ultrapassa urna pequena fração de milímetro; um tubo deste tipo chama-se capilar (o que significa fino como um cabelo). E o fenômeno observado denomina-se capilaridade.

Vejamos até que altura os capilares podem fazer subir um líquido.

Num tubo de 1 mm de diâmetro a água sobe a 1,5 mm. Para um diâmetro de 0,01 mm a altura de ascensão aumenta na mesma proporção em que diminui o diâmetro, quer dizer, a água sobe a 150 mm.

Claro que a ascensão só é possível se a superfície do vidro for molhada. É fácil de compreender que o mercúrio não subirá num capilar. Antes pelo contrário, desce. Com efeito, o mercúrio "tem horror" ao contato com o vidro e tende a reduzir a superfície exposta até ao limite que é permitido pela gravidade.

Existe uma quantidade enorme de corpos que pode se comparado a um sistema de tubos muito finos. Todos os corpos apresentam sempre fenômenos de capilaridade.

As plantas são dotadas de um complexo sistema de longos canais e de poros. O seu diâmetro é muitas vezes inferior a um centésimo de milímetro. As forças capilares podem assim trazer a água do solo a uma grande altura e distribuí-las a todas as partes da planta.

O mata-borrão, um equipamento da época das canetas com pena, era algo muito cômodo. Se uma gota de tinta caia sobre o papel, não era necessário esperar que secasse para mudar de página, bastava encostar uma ponta do mata-borrão na gota e ela era "aspirada" do papel.

Estamos em presença de um típico fenômeno de capilaridade. O microscópio permite ver a estrutura de um mata-borrão: uma trama de fibras formando canais muito finos. São estes tubos que desempenham o papel de capilares. Os pavios das velas, lamparinas, isqueiros (com fluido) etc., apresentam o mesmo sistema de longos canais formados pelas fibras.

A figura acima ilustra como um destes "pavios" pode funcionar como sifão: basta mergulhar uma das suas extremidades no líquido de modo que a outra fique num nível mais baixo que o da primeira. Em tinturaria esta propriedade da capilaridade é extensivamente aproveitada.



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