Este é um desses fenômenos da vida diária que eu tenho certeza que você deve ter observado milhares de vezes. Quando você despeja qualquer líquido, digamos, chá, de um recipiente para outro, ele derrama gloriosamente. No entanto, às vezes, especialmente se você usa um recipiente diferente, em vez de derramar normalmente, o líquido decide escorrer pelo lado do recipiente e cria uma bagunça para você limpar.
Não só isso é super frustrante, mas também parece … cruel. Quero dizer, por que um líquido “regular” decidiu agir assim e brincar com nossos sentimentos arruinando a toalha de mesa onde cria uma bagunça? Esta é uma daquelas coisas misteriosas que parecem não ter resposta … ou esse fenômeno estranho pode ser explicado pela ciência?
Bem, deixe-me dizer-lhe que um bocado de ação de dinâmica de fluidos interessante continua no fundo, enquanto esta ocorrência completamente comum se desenrola.
Coesão e adesão
Os líquidos todos os dias, em geral, tendem a manter outras superfícies (adesão). Eles também têm uma tendência a manter- se (coesão). Estas são as duas características da água que afetam cada molécula de água na Terra, bem como a interação de moléculas de água com moléculas de outras substâncias.
A “aderência” que as moléculas de água têm um para o outro ou outras substâncias é ditada por elas. Como tal, estas são as duas propriedades que impulsionam todo o negócio de liquid-running-down-the-surface. Então, vamos falar um pouco mais sobre eles.
As forças coesivas são as forças intermoleculares que fazem as moléculas de uma vara líquida juntas e se “buscam”. Em outras palavras, estas são as forças que tornam os líquidos resistentes à separação. Note-se que essas forças existem entre moléculas da mesma substância. Um exemplo clássico de forças coesivas na água é a forma das gotas de água .
A adesão, por outro lado, é uma atratividade de líquidos (por exemplo, água) para outros materiais, como recipientes metálicos, agulhas de pinheiro e até mesmo sua pele. Em termos mais técnicos, as forças adesivas são as forças atraentes que existem entre moléculas diferentes.
Líquido fluindo pelo lado do recipiente
Líquidos (vamos considerar o exemplo de água) queremos ficar com superfícies rígidas, graças a forças adesivas. Esta é a mesma razão pela qual um menisco se forma em um tubo de ensaio.
Ao derramar chá ou água de um recipiente (especialmente quando você faz isso lentamente), a atração entre a superfície e as moléculas de água é mais forte do que a das moléculas de água entre si. É por isso que a força da gravidade que atua sobre a água precisa superar as forças adesivas (entre as moléculas de água e a superfície do recipiente) para afastar a água do recipiente.
Ângulo e velocidade
Quando o ângulo entre a direção vertical e a parede de vidro é pequeno, a tensão superficial é mais forte e o componente da gravidade perpendicular à parede de vidro é pequeno; conseqüentemente, a água fica na superfície externa do recipiente (ou, em outras palavras, corre pelo lado do recipiente).
Em termos simples, a aderência de água para si tende a fazê-lo seguir -se para fora do recipiente num fluxo suave, gloriosa. Infelizmente, a água também gosta de aderir a outras coisas, o que tende a fazê-lo driblar os lados. Aquelas dessas propriedades domina depende de muitos fatores, incluindo as propriedades do material e o tempo gasto na formação de vínculos (ou seja, a velocidade com que a água é derramada), dentre outros.
A velocidade (do vertido) é um fator crucial. Se você derramar água rapidamente, as moléculas de água não recebem tempo suficiente para se vincular à superfície do recipiente e, portanto, derramarão sem problemas. No entanto, quando você faz isso lentamente, a água gasta muito tempo ligando a superfície do recipiente. Como resultado, algumas moléculas de água se ligam mais fortemente à borda do recipiente do que aos seus irmãos da molécula, e a água corre pelo lado.
Além disso, se a água for despejada de uma superfície afiada, provavelmente irá despejar limpa. Superfícies mais suaves, por outro lado, geralmente criam esse “problema de vazamento” universal.
Referências:
- Universidade Estadual dos Apalaches
- Sistema da Universidade do Havaí
- Química LibreTexts
- United States Geological Survey
- University of Alaska Fairbanks