count_the_drops_930w

Seguindo a série de postagens sobre experimentos de Físico-Química (posts anteriores: 1, 2, 3, 4, 5 e 6), hoje vamos apresentar um experimento extremamente simples e ao mesmo tempo muito ilustrativo sobre a tensão superficial.

Vídeo elaborado pelos discentes Guilherme Brinker Willrich (Lic. Química), Ivan Parzianello e Maurício Furtado (ambos da Eng. Química).

Maiores explicações são dadas após o vídeo.

Quer saber mais? Leia na sequência do post:

Imagine que um líquido se deposite em uma superfície plana. As moléculas do líquido se dividem em duas categorias:

  1. Moléculas que estão no interior (bulk ) do líquido.
  2. Moléculas que estão na interface com a atmosfera.

As moléculas da primeira categoria interagem de forma isométrica com todas as partículas ao seu redor, ou seja, as forças de atração e repulsão são praticamente iguais em todas as direções do espaço e a força resultante sobre a molécula é nula ou praticamente nula.

As moléculas da segunda categoria interagem com as demais partículas exceto com partículas acima delas, simplesmente pelo fato de não haver moléculas acima (as moléculas de ar da atmosfera são em número muito menor).

surfacetension

Assim sendo, as partículas da superfície do líquido possuem uma força resultante apontando para o interior do líquido.

Resumindo, as partículas da superfície apresentam um desequilíbrio de forças de interação intermolecular.

Como resultado desse desequilíbrio, as partículas da superfície buscarão o interior do líquido para atingir a situação de forças de interação intermolecular nulas.

Os líquidos sempre buscarão distribuir as moléculas de forma a deixar o mínimo possível de partículas na superfície e o máximo possível de moléculas no interior do líquido (bulk).

A forma geométrica que apresenta a melhor relação área superficial (mínimo de moléculas na superfície) e volume (máximo de moléculas no interior) é a esfera.

Assim sendo, os filmes líquidos tenderão a apresentar superfícies curvas ou que se aproximem da forma esférica.

02_surface_tension

Para mover uma partícula que se encontra na superfície, será necessário alterar a área superfícial (alterar o número de moléculas na superfície).

Se essa alteração no formato do filme envolver aumentar a área superficial, será necessário trazer à tona moléculas que estão no interior do filme líquido.

Essa situação hipotética representa que as forças de interação em desequilíbrio que se observam na superfície aumentarão.

Naturalmente esse aumento de moléculas na superfície exigirá a aplicação de uma força sobre o filme.

Quanto mais largo o filme, maior será essa força necessária.

A força por unidade de comprimento (F/l) é conhecida como tensão superficial (γ).

difference-between-surface-tension-and-surface-energy-surface_tension_liquid_film

Um líquido que apresenta grande resistência ao aumento da sua área superficial terá uma tensão superficial elevada, da mesma forma um líquido que não apresenta uma elevada resistência ao aumento da área superficial terá uma tensão superficial pequena.

Voltando ao experimento apresentado no vídeo:

Líquidos com elevada tensão superficial permitirão a deposição de um maior número de gotas sobre a moeda.

Líquidos com tensão superficial menor impedirão a deposição de um número grande de gotas.

Espero que essa explicação singela permita compreender melhor esse fenômeno tão interessante.

Voltaremos com mais experimentos e mais explicações em posts futuros.

Anúncios