Concetti Chiave
- La tensione superficiale è una proprietà intensiva dei liquidi che rappresenta l'energia necessaria per aumentare la superficie di un liquido di un'unità, misurata in J/m².
- Le molecole in superficie sono soggette a forze non bilanciate, che creano una tendenza alla contrazione del liquido simile a una pellicola elastica tesa.
- Fenomeni come la forma sferica delle gocce e il galleggiamento di oggetti leggeri sulla superficie dell'acqua sono spiegati dalla tensione superficiale.
- I tensioattivi, presenti nei saponi e detersivi, riducono la tensione superficiale, facilitando la dispersione delle molecole.
- La tensione superficiale diminuisce con l'aumento della temperatura, poiché l'energia cinetica delle molecole supera le forze attrattive superficiali.
La tensione superficiale dei liquidi
La tensione superficiale è una proprietà intensiva dei liquidi ovvero una proprietà che non dipende dall'estensione della materia cioè dalla massa. Per capire il significato consideriamo i liquidi ad un livello microscopico. Immaginiamo di poter osservare il comportamento di una molecola all'interno di un liquido, essa è circondata da altre molecole dello stesso tipo, questo fa sì che sia soggetta ad attrazioni che si esercitano in ogni direzione e quindi si controbilanciano, in pratica la risultante delle forze agenti sulla molecola all'interno del liquido, è nulla e la molecola rimane al suo posto.
Spostiamo la nostra osservazione su di una molecola situata in superficie. In questo caso il sistema di forze che agisce sulla molecola non è più a risultante nulla perché manca una parte di molecole della parte sovrastante. La risultante di queste forze è diretta verso il basso e quindi determina la tendenza della superficie del liquido a contrarsi. In pratica la molecola viene tirata verso l'interno. Volendo perciò espandere una superficie liquida bisogna vincere questa tendenza alla contrazione e bisogna spendere una quantità di energia questa energia è chiamata tensione superficiale.
Volendo dare una definizione diremo che: la tensione superficiale è l'energia necessaria per accrescere la superficie di un liquido di un valore unitario. Nel sistema internazionale essa infatti si misura in joule per metro quadrato (J/m^2) Grazie alla presenza della tensione superficiale lo strato di superficie di un liquido può essere assimilato ad una pellicola elastica tesa e quindi quest'ultima tende a contrarsi perciò se noi la vogliamo distendere ancora di più dobbiamo compiere un lavoro ovvero dobbiamo consumare energia.
L'esistenza della tensione superficiale spiega molti fenomeni che sono tipici dei liquidi. Ad esempio la goccia di un liquido in caduta libera assume una forma sferica perché tra tutti i solidi questa figura presenta la minor superficie a parità di volume. Un piccolo ago posato delicatamente sulla superficie dell'acqua riesce a galleggiare anche se la densità del metallo supera quella dell'acqua ma grazie alla tensione superficiale del liquido l’ago riesce a rimanere sullo strato superficiale così come molti insetti acquatici riescono quasi a pattinare sull'acqua. Per diminuire questa tensione superficiale si usano delle sostanze che vengono chiamate tensioattivi e sono i costituenti di saponi e detersivi. La tensione superficiale diminuisce all'aumentare della temperatura infatti quando forniamo calore le molecole acquistano una maggiore energia di movimento, energia cinetica, e riescono a sfuggire a queste forze attrattive superficiali.
Domande da interrogazione
- Che cos'è la tensione superficiale nei liquidi?
- Come si comportano le molecole sulla superficie di un liquido rispetto a quelle all'interno?
- Quali fenomeni sono spiegati dalla tensione superficiale?
- Come influisce la temperatura sulla tensione superficiale?
La tensione superficiale è l'energia necessaria per aumentare la superficie di un liquido di un valore unitario, misurata in joule per metro quadrato (J/m^2).
Le molecole sulla superficie sono soggette a forze non bilanciate che le tirano verso l'interno, a differenza delle molecole all'interno che sono circondate e bilanciate da altre molecole.
La tensione superficiale spiega fenomeni come la forma sferica delle gocce in caduta libera e la capacità di un ago o insetti di galleggiare sulla superficie dell'acqua.
La tensione superficiale diminuisce con l'aumento della temperatura poiché le molecole acquisiscono maggiore energia cinetica e sfuggono alle forze attrattive superficiali.
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