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By Lucien Silvano Alhanati
Alfa Virtual School - Física
Fisicoquímica FQM
Tensão Superficial FQM01
Tensão Superficial FQM0101
O que é a tensão superficial ? FQM010101
É a tensão que surge na superfície líquida que a
transforma numa tênue membrana elástica. A fotografia a seguir mostra um inseto com as patas apoiadas numa membrana superficial líquida. A imagem mostra a sombra do inseto sobre o líquido como também as depressões na superfície produzidas pelas patas. |
Qual é a causa da tensão superficial ? FQM010102
A causa da tensão superficial é a resultante do sistema
de forças de atração entre moléculas que estão localizadas na
superfície líquida. Vamos exemplificar com um líquido em contacto com o ar. As moléculas do interior do líquido se atraem mutuamente com a
mesma intensidade em todas as direções e sentidos. A resultante das
forças inter-moleculares é neste caso nula. |
Como é formada uma bolha de sabão ? FQM010103
A bolha de sabão é constituída por uma pequena porção de líquido entre duas membranas superficiais, contendo ar no seu interior, como mostra a figura. |
Qual é o motivo do formato arredondado das bolhas e gotas de líquidos ? FQM010104
As bolhas e gotas são moldadas por membranas elásticas,
que assumem uma posição e forma de equilíbrio na configuração de
menor energia. A configuração de menor energia é a mais compacta possível, isto é, a de menor área para um determinado volume. O sólido geométrico que corresponde a esta condição é a esfera. No caso de uma bolha a forma é aproximadamente a de uma esfera. O formato teórico de uma esfera é pouco deformado pelo peso do líquido que é muito pequeno devido a sua pouca quantidade. No caso de uma gota o formato é arredondado característico. A deformação da forma esférica teórica é devida ao peso do líquido que neste caso não é desprezível. |
Como é definida a grandeza física tensão superficial ? FQM010105
A grandeza tensão superficial é uma grandeza vetorial
cuja definição é:
Consideremos um quadro, onde um dos lados é móvel,
contendo uma película de sabão líquido. Consideremos ainda uma força
F atuante sobre o lado móvel, capaz de equilibrar a força elástica da película. Consideremos o trabalho dW
realizado pela força F num
deslocamento dx que acarreta um
aumento de área dS = 2L.dx da
membrana. |
Qual é a equação dimensional da tensão superficial ? FQM010106
Sabemos que [F] = L M T-2 e que [W] = L2
M T-2 .
[ s ] = [F] / [L] >>> [ s ] = M T-2 ou ainda [ s ] = [W] / [S] >>> [ s ] = M T-2 |
Qual é a unidade SI da tensão superficial ? FQM010107
Como [ s ] = [F] /
[L] a unidade SI será 1N / m
ou como [ s ] = [W] / [S] a unidade SI será 1J / m2 ou ainda como [ s ] = M T-2 a unidade será 1kg / s2 As unidades acima são evidentemente equivalentes. |
Como é calculada a pressão do gás no interior de uma bolha de sabão ? FQM010108
Consideremos uma bolha de sabão de forma esférica de
raio R, sendo desprezível o peso do líquido. Seja p1 a pressão interna e p2 a pressão externa. A tensão superficial do líquido é s. Consideremos as forças atuantes na semi-esfera superior representativa da bolha:
Segundo o que ficou estabelecido em LDT040804
a resultante da força de empuxo vertical é igual ao produto da
pressão pela área da projeção da superfície no plano horizontal. |
Como é calculado o peso de uma gota ? FQM010109
Consideremos uma gota de peso P no momento do
desprendimento de uma cânula de
raio R. A tensão superficial do líquido é s. Consideremos as forças atuantes na gota no momento do desprendimento:
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O que é a molhabilidade ? FQM010110
É a capacidade que um líquido tem de molhar uma superfície sólida em contacto |
Como é avaliada a molhabilidade ? FQM010111
A molhabilidade é avaliada pelo ângulo de contacto do
líquido com a superfície sólida.
Quanto maior o ângulo de contacto maior a molhabilidade, isto é, mais o líquido molha a superfície sólida em contacto. Quando o líquido molha completamente a superfície
sólida ele se espalha numa fina camada de espessura praticamente
monomolecular. Como exemplo o espalhamento do petróleo sobre o vidro. |
Como é calculado o ângulo de contacto ? FQM010112
Consideremos o contacto entre as três fases, sólida,
líquida e gasosa. A representação das tensões superficiais está mostrada na figura. |
Qual é o aspecto da superfície do líquido contido num recipiente ? FQM010113
Afastada das bordas a superfície do líquido é plana. Próxima às bordas a superfície do líquido apresenta uma curvatura que varia com a molhabilidade. |
Qual é a relação entre a tensão superficial e a flutuação de corpos nos líquidos ? FQM010114
A tensão superficial poderá influir na flutuação dos
corpos, variando com a molhabilidade.
Quando um corpo flutua num líquido que o molha
verificamos que o corpo puxa o líquido para cima e consequentemente a
força de reação exercida pelo líquido empurra o corpo para baixo. Quando um corpo flutua num líquido que não o molha
verificamos que o corpo puxa o líquido para baixo e consequentemente a
força de reação exercida pelo líquido empurra o corpo para cima. |
Qual é a influência da temperatura na tensão superficial ? FQM010115
Um aumento da temperatura acarreta uma redução da
tensão superficial. A limpeza de superfícies e de tecidos, por exemplo, torna-se mais fácil quando é usada água quente, em virtude da redução de sua tensão superficial |
O que a adsorção ? FQM010116
Adsorção é a incorporação de substâncias gasosas
(ou dissolvidas) na superfície de corpos sólidos ou líquidos. É importante não confundir adsorção com absorção, que corresponde a uma dissolução. A adsorção é um fenômeno superficial como a tensão superficial. Os corpos porosos são de um modo geral capazes de promover com grande eficiência a adsorção. O carvão vegetal adsorve grandes quantidades de gases e de impurezas dissolvidas, sendo usado na purificação da água e clarificação de vinhos. |