Re: Ancora Tensione Superficiale... Risultante ?

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Wed, 25 Jun 2003 20:58:20 +0200

Davide Venturelli ha scritto:
> Qualche tempo fa ho fatto una domanda abbastanza semplice (nel senso
> che sono convinto che la maggior parte di voi sarebbe in grado di
> rispondere) sulla spiegazione fisica della tensione superficiale. Dato
> che alla mia richiesta di un ulteriore chiarimento non ho ricevuto
> risposta, credo forse di non essere stato chiaro :)
> Se non ricevero' ancora risposta, allora non insistero', interpretero' il
> silenzio come uno "studia, e' banale!" :)
Potrebbero anche esserci altre spiegazioni...
La mia e' solo di trovare il tempo per pensare le risposte.

> Viene spiegato comunemente che sulla superficie di un liquido le forze
> intermolecolari che agiscono su un volumetto non sono bilanciate ma
> hanno risultante verso il basso.
> Da questa semplice spiegazione i libri di fisica generale normalmente
> passano a descrivere le proprieta' "elastiche" della superficie del
> luquido, spiegando che ad una depressione la superficie esercita una
> forza (reazione) diretta verso il centro di curvatura della
> depressione.
Io spero che nessun libro faccia davvero questo salto, perche' sarebbe
assai poco giustificato...

> Eppure non capisco il perche'! Mi chiedo: la risultante delle forze
> intermolecolari non e' ancora verso il basso? le molecole vicine alle
> "nuove venute" (cioe' le molecole che ora sono sulla superficie
> libera... che sono di piu' perche' la depressione ha aumentato la
> superficie) esercitano una risultante verso l'alto pero' essa,
> intuitivamente, non dovrebbe essere tale da controbilanciare e
> superare la risultante delle forze verso il basso dovuta alle molecole
> sottostanti.
Per questa strada mi pare difficile arrivare a capirci qualcosa.
Pensa a una goccia perfettamente sferica: le forze che dici tu ci sono
sempre, eppure la goccia e' in equilibrio. Questo vuol dire che in
realta' la risultante delle forze sulle molecole in superficie e' nulla!
Pero' se deformi la goccia, essa tende a tornare sferica (perche' a
parita' di volume ha l'area minima).
Dunque in una goccia non sferica le forze non sono piu' in equilibrio...

In casi del genere la via d'uscita sta nel cercare un approccio piu'
globale, in termini di energia.
Per portare una molecola in superficie occore fare lavoro contro
l'attrazione che sai; quindi il liquido ha un'energia che cresce in
proporzione alla sua superficie (il coeff. di prop. e' proprio la
_tensione superficiale_).
Visto cosi', si capisce che la posizione di equilibrio sara' quella di
energia minima, tenendo conto naturalmente non solo della tensione
superficiale, ma di tutte le altre energie in gioco.

> ...
> Quindi perche' un insetto cammina sull'acqua?
In termini di energia e' quasi facile.
L'insetto pesa, percio' se affondasse un po' nell'acqua la sua en. pot.
diminuirebbe.
Ma si formerebbe una cavita', che aumenta l'energia dell'acqua.
Si tratta di vedere se c'e' un affondamento, con piccola cavita', che
realizza il minimo dell'energia.
Se il peso dell'insetto e' abbastanza piccolo, il minimo c'e'.
In realta' con un po' di attenzione si puo' far "galleggiare" anche una
moneta: basta ingrassarla, in modo che l'acqua non vi possa aderire.
Pero' tu o io ... niente da fare :-)
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Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
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Received on Wed Jun 25 2003 - 20:58:20 CEST