de Donald Simanek - Traduzido com sua gentil permissão
Motor de Capilaridade  Alegação:
Este é um de minhas propostas MP favoritas para desafiar a compreensão do estudante. A maioria dos estudantes sabe que líquidos subirão em um tubo muito estreito, o processo sendo chamado de "ação capilar". Suponha que nós tenhamos tal tubo capaz de erguer o líquido a uma altura h. Agora abaixe o tubo a uma altura menor que h. Ou faça um buraco em seu lado debaixo do topo da coluna líquida. O líquido, tentando subir para a altura h, irá então jorrar pelo topo do tubo onde uma rada d'água muito pequena poderia capturar sua energia enquanto cai. Resposta: 
Isto provavelmente só enganará as pessoas que não consideraram por que a ação capilar ocorre. O diagrama habitual do livro de ensino é mostrado à esquerda. A tensão superficial age na superfície do líquido onde ele está em contato com as paredes do tubo. Estas forças intermoleculares entre líquido e o vrido são maiores que a entre as moléculas do próprio líquido. Isto dá origem a uma forma de "menisco" curvada na parte superior da superfície do líquido. As forças ao redor desta interface agem a um ângulo com um componente superior significante que podem manter a coluna de água em equilíbrio estático.
Se abaixarmos agora gradualmente o tubo até que que sua altura seja igual ou menor que h o líquido não irá jorrar. A superfície líquida entrará em contato com a beirada superior do tubo, e enquanto o tubo é abaixado o menisco o acompanha. 
A versão mostrada, com um buraco no lado, é até mesmo mais facilmente desacreditada. O buraco deve ser menor que o diâmetro do tubo, assim ele também exibirá forças de tensão superficial, e provavelmente nenhum líquido o atravessará. Porém, o inventor diligente cobre as paredes do buraco com um material que não tem praticamente nenhuma adesão molecular com o líquido.
O inventor será desapontado com o resultado. Por quê? A figura mostra vários resultados possíveis, dependendo do tamanho do buraco e sua posição. Se o buraco é perfurado debaixo do menisco líquido, qual é a pressão do líquido bem no interior este buraco? Será menor que a pressão atmosférica. Se o buraco é perfurado bem abaixo da superfície, um menisco novo será criado neste novo buraco, inchando para dentro. Se é perfurado mais abaixo, o ar pode entrar no buraco e criar uma bolha de ar que subirá ao topo, enquanto as o nível do líquido diminui. A pressão aumenta para baixo em um líquido, pela lei dgh onde d é a densidade líquida. A pressão na superfície líquida fora do tubo capilar é a atmosférica. Assim a pressão dentro do tubo tem que diminuir com a altura até o menisco. É esta diferença de pressão do outro lado do menisco que é responsável por sua forma curvada.
O terceiro exemplo na figura mostra o que deveria acontecer se o buraco lateral fosse grande o bastante. Um menisco inverso poderia se formar perto do buraco, se opondo ao erguendo a coluna de água, e reduzindo a altura da coluna. [Retornar ao início]
|
