Capillarità dell’acqua

La capillarità dell’acqua e di altri liquidi comporta un fenomeno che crea effetti a volte surreali. Fa sembrare che un liquido si arrampichi sfidando la forza di gravità. Non è magia, non è un mistero, gli scienziati sono riusciti a spiegare perché accadono queste “stranezze” e hanno dedicato tempo ad esplorare la capillarità. Gli effetti più evidenti sono quelli che si osservano nei tubi sottili di sezione paragonabile a quella di un capello.

Capillarità: significato

Tutti i fenomeni legati alla capillarità sono dovuti alle interazioni fra le molecole di un liquido e un solido sulla loro superficie di separazione. In questa area di contatto, agiscono in contemporanea forze diverse e la sfida degli studiosi è stata ed è ogni giorno quella di comprendere qual è il risultato dell’azione di più forze combinate. In questo preciso caso si ha la coesione, l’adesione e la tensione superficiale.

Nella pratica, la capillarità sta nel fatto che se si immerge in un liquido l’estremità di un tubo di vetro di diametro molto piccolo, il liquido tende a disporsi nel tubo ad un livello più alto o più basso rispetto al livello del liquido esterno.

Sembra quindi “risalire” o “schiacciarsi” in modo anomalo. Non solo: la stranezza sta anche nel fatto che la superficie libera del liquido all’interno del tubo mostra una forma curva, concava o convessa a seconda che il livello sia più alto o più basso del “normale”.

Capillarità dell’acqua

L’acqua non è estranea a questi fenomeno, anzi, è uno degli esempi più “classici” e semplici da proporre quando si vuole rendere l’idea di ciò di cui si sta parlando. Dalla capillarità dell’acqua deriva l’imbibizione, ovvero il movimento capillare delle molecole d’acqua che gonfiano la sostanza imbevuta. Nulla centra però, con i passaggi di stato dell’acqua.

L’acqua, al contrario di altri liquidi come ad esempio l’olio, mostra un menisco gonfio verso il basso. Ciò significa che nella parte di liquido che è nel piccolo tubo, il punto centrale della superficie forma una curva verso il basso. In un caso il liquido “non bagna” il vetro, le forze di coesione prevalgono su quelle di adesione, nell’altro caso accade il contrario.

Capillarità spiegata ai bambini

Per spiegare la capillarità ai bambini si può ragionare con loro in termini di pressione. All’interno del tubo si crea una pressione maggiore o minore di quella esterna, il liquido quindi si prende la briga di ristabilire l’equilibrio e per farlo deve salire o scendere di un certo volume. Questo porta a livelli diversi e a superfici curve, in su o in giù, come fossero sorrisi o bronci.

La cosa migliore da fare per spiegare la capillarità dell’acqua o di altri liquidi, ai bambini ma anche agli apprendisti scienziati, restano gli esperimenti.

Capillarità e tensione superficiale

Una delle tre forze in gioco e che da luogo ai fenomeni di capillarità, è la tensione superficiale. Nelle formule è generalmente indicata con la lettera greca γ ed è definita come la densità superficiale di energia di legame sull’interfaccia tra un corpo continuo e un solido, oppure un liquido o un gas. La si chiama tensione ma, dimensionalmente parlando, non è una tensione,

Capillarità: esempi

Ci sono esempi da laboratorio ed esempi che troviamo in natura senza bisogno di darci da fare in prima persona come ad esempio la salita della linfa lungo i fusti delle piante e nella circolazione periferica del sangue. Entrambi i fenomeni sono esempi di capillarità.

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Pubblicato da Marta Abbà il 21 Aprile 2018