LA TENSIONE SUPERFICIALE

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Nella materia allo stato liquido ogni molecola è circondata da altre molecole: le forze attrattive tra molecole, per il fatto che ognuna di esse è completamente circondata da altre, si bilanciano permettendo che ogni molecola si sposti liberamente (non vi è prevalenza di forze in una qualche direzione).

molecole di liquido

Appena sotto la superficie del liquido possiamo prendere in considerazione uno strato spesso quanto il diametro delle molecole costituenti il liquido: questo strato è detto strato limite ed è quello in cui avviene il passaggio da liquido a gas, a solido o ad altro liquido. Una molecola che si trovi in questa zona ha altre molecole dello stesso tipo sopra di essa. Se una molecola che si trova nallo strato limite viene sollevata, i legami tra essa e le molecole adiacenti vengono tesi, generando una forza che tende a richiamare la molecola verso la superficie. Allo stesso modo, appoggiando un corpo minuscolo sulla superficie di un liquido, le molecole superficiali di quest' ultimo vengono spinte verso il basso generando una forza di richiamo diretta verso l'alto.
La superficie di un liquido si comporta quindi come una membrana tesa.
La tensione superficiale di un liquidi è il lavoro che deve essere fatto per portare un numero sufficiente di molecole dall'interno del liquido alla superficie per poter formare una nuova area unitaria di detta superficie. Questo lavoro coincide numericamente con la forza di contrazione esercitata su una linea ipotetica (linea di contatto) posata sulla superficie.
Si definisce coefficiente di tensione superficiale ( misurato in N/m oppure in J/m2 ):

tau=forza agente linea di contatto/lunghezza linea di contatto

La tensione superficiale viene misurata direttamente misurando la forza necessaria a rompere la superficie del liquido sollevando un filo sottile dalla superficie stessa.

ago sollevato dalla superficie

Si trova che questa forza è direttamente proporzionale al doppio della lunghezza del filo (cosa ch esi spiega pensando che vi è superficie di liquido da entrambi i lati del filo).
La forza necessaria ad estrarre un filo di massa m e lunghezza L è:

F=2*tau*L + m*g


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