L’azione capillare consente a un liquido di salire verso l’alto contro la forza di gravità. È un importante fenomeno naturale su cui è il principio di funzionamento di diversi processi naturali e artificiali. In questo post di ScienceStruck, scopriremo cos’è l’azione capillare e daremo un’occhiata ad alcuni dei suoi importanti esempi.
Lo sapevi?,
In alcune coppie di materiali, tra cui mercurio e vetro, le forze intermolecolari all’interno del liquido (mercurio), superano quelle tra il solido (vetro) e il liquido (mercurio). In questi casi, l’azione capillare tende a funzionare al contrario.
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Lavoriamo insieme!
Quando solleviamo qualcosa da terra, lavoriamo contro la gravità., Siamo in grado di farlo perché siamo creature mobili con ossa e muscoli che producono abbastanza forza meccanica per superare l’attrazione gravitazionale. Quindi, per esempio, se vogliamo bere acqua, la raccogliamo in un recipiente e la solleviamo fino alla bocca.
Ma per quanto riguarda le creature non mobili come la treccia e le piante? Senza essere in grado di qualsiasi forma di movimento, come sono in grado di superare la gravità e sollevare l’acqua in varie parti del loro sistema? La risposta sta nell’azione capillare.,
L’azione capillare è un fenomeno interessante che aiuta le piante a sollevare l’acqua senza richiedere movimento. Ma non è tutto. L’azione capillare ha anche molte altre applicazioni in fisica, chimica e nella vita di tutti i giorni. Nelle sezioni seguenti, cercheremo di capire l’azione capillare e il suo funzionamento. Esamineremo anche alcuni dei suoi esempi comuni.,
Definizione dell’azione capillare
L’azione capillare è definita come il movimento di liquidi all’interno di spazi molto ristretti senza l’assistenza di, e la maggior parte del tempo in opposizione a, forze esterne come la gravità. Si verifica a causa della forza molecolare di attrazione che esiste tra un liquido e le sue superfici solide circostanti.,
Se il diametro di un tubo è reso sufficientemente piccolo, una combinazione di tensione superficiale causata dalla coesione all’interno del liquido e dalle forze adesive tra il liquido e il contenitore, provoca il sollevamento del liquido e l’aumento all’interno del tubo. Pertanto, l’azione capillare deriva dalla pressione creata a causa dell’effetto combinato di coesione e adesione, che fa sì che il liquido funzioni contro la forza di gravità.
Fisica alla base dell’azione capillare
Dalla sezione precedente, è chiaro che l’azione capillare è il risultato della tensione superficiale e dell’adesione., Consente di discutere ciò che ciascuno di questi termini significa.
Tensione superficiale
La tensione superficiale è un fenomeno che si verifica come risultato delle forze coesive che agiscono tra le molecole di un liquido. Le molecole liquide presenti sulla superficie di un liquido non sono circondate da altre molecole liquide su tutti i lati. Come tali, tendono a cohere più fortemente a quelli che sono simili a loro. Questo miglioramento dell’attrazione inter-molecolare tra le molecole presenti sulla superficie di un liquido è noto come tensione superficiale.,
La tensione superficiale provoca la formazione di uno strato fortemente legato di molecole sulla superficie di un liquido, il che rende più difficile per un oggetto muoversi liberamente rispetto a quando è completamente immerso.
Coesione e adesione
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Lavoriamo insieme!
Le molecole in un liquido sperimentano due tipi di forze attrattive inter-molecolari., Quando la forza attraente è tra molecole simili, cioè tra le molecole di un liquido, viene definita coesione. Il fenomeno della tensione superficiale, discusso sopra, è un esempio di forze coesive tra le molecole sulla superficie di un liquido e quelle presenti nel resto di esso. La coesione è anche il motivo per cui le molecole in una goccia d’acqua sono tenute insieme dandole la sua forma caratteristica.
L’altro tipo di forza attrattiva è quello visto tra molecole diverse, cioè tra le molecole di un liquido e quelle di un solido., Queste forze sono note come forze adesive.
Ad esempio, quando una superficie solida, come un tubo di vetro, viene posizionata sulla superficie dell’acqua, il fenomeno dell’adesione fa sì che le molecole d’acqua siano attratte dalle molecole di vetro. Nel caso di un tubo stretto, le forze adesive aumentano rispetto alle forze coesive che agiscono tra le molecole d’acqua sulla superficie, causando l’aumento dell’acqua all’interno del tubo. Questo fenomeno è noto come azione capillare. È interessante notare che più stretto è il tubo, più alta è l’acqua che sale al suo interno a causa dell’azione capillare.,
Esperimento di azione capillare
Quello che segue è un semplice esperimento che è possibile eseguire a casa che dimostra l’azione capillare dell’acqua.
Requisiti
◆ Una tazza piena d’acqua
◆ Una tazza vuota
◆ Asciugamani di carta
Procedura
Torcere insieme un paio di asciugamani di carta fino a formare qualcosa di simile a un pezzo di corda. Questo agirà come il condotto che trasferisce l’acqua da una tazza all’altra. Metti un’estremità del tovagliolo di carta ritorto nella tazza piena d’acqua e l’altra nella tazza vuota.,
Osservazione
Il tovagliolo di carta inizia a bagnarsi sempre di più quando l’acqua della tazza piena sale e viaggia attraverso il tovagliolo di carta ritorto e inizia a riempire la tazza vuota. Dopo alcuni minuti, la tazza vuota inizia a riempirsi d’acqua. Questo continua fino a quando non c’è una quantità uniforme di acqua in entrambe le tazze.
Inferenza
Il tovagliolo di carta ha piccoli pori all’interno di esso che agiscono come capillari. Le forze adesive tra le molecole di acqua e le molecole del tovagliolo di carta è maggiore delle forze coesive tra le molecole di acqua stessa., Così, quando il tovagliolo di carta viene portato a contatto con l’acqua riempita nella tazza, l’acqua sale attraverso di essa a causa dell’azione capillare e inizia a riempire la tazza vuota fino a quando entrambe le tazze hanno una quantità uguale di acqua in esse.
Esempi di azione capillare
Esistono diversi esempi di azione capillare in natura e in applicazioni artificiali. Di seguito è riportato un elenco di alcuni di quelli comuni tra di loro.
Occhi
L’azione capillare consente il drenaggio del liquido lacrimale che viene costantemente prodotto negli occhi., Nell’angolo interno degli occhi, dietro le palpebre, sono presenti due canalicoli di diametro minuscolo, noti come dotti lacrimali. Le loro aperture possono essere viste ad occhi nudi all’interno delle sacche lacrimali quando le palpebre sono invertite. Il liquido lacrimale dall’interno degli occhi sale nei dotti lacrimali fino a quando non vengono espulsi.
Tovagliolo di carta
Gli asciugamani di carta hanno piccoli pori presenti in essi. Quando entrano in contatto con un liquido, l’azione capillare consente al liquido di salire nell’asciugamano, consentendo così agli asciugamani di carta di immergere il liquido.,
Spugna
Le spugne hanno più pori in esse rispetto agli asciugamani di carta. Questi pori agiscono come capillari minuti, causando loro di assorbire una grande quantità di liquidi.
Penne stilografiche
Se si guarda da vicino il pennino di una penna stilografica, si noterà che è diviso in due. Attraverso questa stretta fessura, una sottile linea di inchiostro esce dal serbatoio, permettendoti di scrivere su un foglio. Il movimento dell’inchiostro è in parte dovuto alla forza di gravità che agisce sull’inchiostro tirandolo verso il basso e in parte dovuto all’azione capillare.,
Cromatografia a strato sottile
La cromatografia a strato sottile funziona secondo il principio dell’azione capillare per separare i diversi analiti di una miscela di solventi. Viene eseguito utilizzando un foglio di vetro, plastica o alluminio rivestito con un sottile strato di materiale adsorbente. Quando questo foglio viene inserito nella miscela di solvente, i diversi analiti in esso contenuti salgono a causa dell’azione capillare ma a velocità diverse che consentono la separazione.
Candele
Una candela brucia a causa dell’azione capillare., Quando lo stoppino di una candela è acceso, il calore della fiamma fa sì che la cera della candela si sciolga. La cera fusa viene quindi tirata attraverso lo stoppino per azione capillare e fornisce il carburante necessario per sostenere il fuoco e mantenere la candela accesa.
Piante
L’azione capillare nelle piante è uno dei processi più essenziali che le aiuta a sopravvivere. Le radici delle piante attingono acqua attraverso l’azione capillare dal terreno e, quindi, la forniscono a varie parti della pianta compresi i gambi, i rami e le foglie.,
Quindi, l’azione capillare è una proprietà dei liquidi, in cui i liquidi sono in grado di viaggiare attraverso spazi ristretti o capillari nei solidi, senza l’assistenza di alcuna forza esterna. È un fenomeno naturale importante che ha diverse applicazioni in natura e in applicazioni artificiali.
