O que é ação capilar?

A água no solo é absorvida pelas raízes de uma planta e impelida para o resto de seus órgãos sem nenhuma ajuda. A planta, para empurrar ao longo da água os nutrientes para reabastecer seus recursos, não emite qualquer força para negar ou superar a força da gravidade. Sem força para dirigi-lo, como no mundo a água se eleva contra a gravidade? Que feitiçaria está em jogo aqui?

planta de ação capilar

(Crédito da foto: USGS)

Ação capilar

O aumento surpreendente de um líquido em um tubo estreito é chamado de ação capilar ou, simplesmente, capilaridade. A ação capilar tem fascinado as pessoas tão profundamente, na verdade, que o primeiro artigo de Einstein não explorou sua teoria esotérica de causa e efeito ou gravidade, nem demonstrou a natureza das partículas da luz. Em vez disso, descreveu suas Conclusões Extraídas da Ação Capilar , um papel agora obscurecido na fama de seus trabalhos do ano milagroso.

O químico irlandês Robert Boyle, intrigado com as observações de “poucos franceses inquisitivos”, como ele dizia, mergulhou um tubo fino em vinho tinto e testemunhou como, ao contrário do mercúrio, o vinho subia até certa altura no tubo. Por que a água e o vinho sobem, como os franceses e Boyle observaram, mas o mercúrio não? Por fim, os químicos perceberam que a subida ou a descida de um líquido depende de duas forças: as forças de coesão e adesão entre as moléculas do líquido e as moléculas do tubo.

ação capilar water1

(Crédito da foto: Quora)

As forças de coesão e adesão

As forças de coesão são as forças atrativas que, como o nome sugere, causam coesão ou ligam as moléculas do líquido juntas. São as forças de coesão que potencializam a tensão superficial, a propriedade de um líquido para resistir à penetração. Eles existem entre átomos semelhantes, como os átomos ramificados de hidrogênio que constituem a água.

As forças de adesão não são tão diferentes. Essas também são forças atraentes, mas a atração que estimulam não se manifesta entre átomos semelhantes, mas átomos diferentes. Como o próprio nome sugere, eles causam adesão ou colagem de uma família de moléculas, neste caso, o líquido, a outra família de moléculas, aqui, a superfície capilar.

Um líquido subirá somente se as forças de adesão entre suas moléculas e as moléculas do tubo forem maiores que as forças de coesão entre suas próprias moléculas. Um tubo, como o caule fino de uma planta que transporta água e nutrientes, atrai e “puxa” o líquido cada vez mais alto ao longo de sua superfície adesiva.Mecanismo e mercúrio lado a lado

Um líquido como o mercúrio não se eleva em um tubo de vidro pela simples razão de que suas forças de coesão são maiores que as forças de adesão entre ele e o vidro. De fato, as forças de coesão do mercúrio são tão fortes que exibem o que é chamado de repulsão capilar: não sobe, mas, ao contrário, desce mais abaixo no tubo! No entanto, é imperativo entender que a capilaridade é, portanto, não apenas uma função das propriedades do líquido, mas também a composição química do tubo.

À medida que o líquido sobe, o topo de sua superfície assume uma forma côncava. Isto representa a briga na qual as forças de adesão e coesão estão constantemente envolvidas. Eventualmente, à medida que mais e mais água entra no tubo, as forças de coesão ganham força suficiente para anular as forças de adesão: o equilíbrio é alcançado, o que é evidente a partir do achatamento da superfície côncava.

A altura

A altura do aumento capilar é determinada por esta equação:

Fórmula

Pode-se discernir que a altura em que um líquido sobe é inversamente proporcional ao raio do tubo. Quanto maior o tubo, menor a ascensão. Isso ocorre porque um tubo mais largo significa que uma quantidade menor do líquido está em contato com sua superfície, o que logicamente faz com que as forças de adesão diminuam.

água de ação capilar

(Crédito da foto: courses.umass.edu)

Por último, enquanto as forças de adesão são inicialmente fortes o suficiente para superar a força da gravidade, a gravidade acabará por sair vitoriosa. À medida que a água se acumula no tubo, a uma certa altura, a massa do líquido torna-se demasiado grande para as forças de adesão se elevarem. A esta altura, as forças intermoleculares são totalmente derrotadas pela força gravitacional.

Referências:

  1. Pesquisa Geológica dos Estados Unidos
  2. LibreTexts
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