Salute e malattia
A volte le forze più piccole in natura sono responsabili di risultati drammatici. La tensione superficiale è un tale esempio. Questa caratteristica dei liquidi, causata dall'attrazione molecolare, è responsabile della forma delle gocce di pioggia e della formazione di bolle, così come influenza il modo in cui lavate i vostri vestiti. Mentre tutti i liquidi mostrano questa caratteristica naturale, l'acqua possiede un grado insolitamente alto di tensione superficiale.
Tutti i liquidi mostrano tensione superficiale in una certa misura. La tensione è creata dalla coesione molecolare. Questa coesione causa molecole simili a essere attratte l'una all'altra. Sotto la superficie di un liquido, le molecole sono tirate ugualmente in tutte le direzioni dalla forza coesiva. Tuttavia, in superficie, le molecole del liquido sono tirate solo in una direzione laterale e verso il basso. L'attrazione laterale tra le molecole crea la tensione superficiale.
Oltre all'attrazione naturale tra molecole, le molecole d'acqua mostrano un altro tipo di forza che influenza la tensione superficiale. Ogni molecola d'acqua consiste di due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Gli atomi di idrogeno formano deboli legami idrogeno tra molecole. Questi legami sono ad alta energia, risultando in una tensione superficiale più alta per l'acqua che per la maggior parte dei liquidi.
La tensione superficiale causa la superficie di un liquido a comportarsi come un sottile film elastico. La superficie si allunga finché la forza coesiva tra molecole non è superata. Questo è simile a una biglia sospesa su un pezzo di carta igienica tesa. È così che gli insetti possono camminare sull'acqua. Essi esercitano meno forza verso il basso di quella richiesta per rompere la tensione superficiale dell'acqua. La tensione superficiale causa anche gocce di un liquido a formare una forma sferica, che rappresenta la più piccola area superficiale possibile.
La tensione superficiale di un liquido è misurata in unità di forza per unità di lunghezza. Tipicamente, dine per centimetro sono usati. Questa misura rappresenta la forza richiesta per rompere la tensione superficiale di un liquido. L'acqua ha una tensione superficiale di 72,8 din/cm, mentre l'etanolo ha una tensione superficiale di solo 22,1 din/cm.
La tensione superficiale diminuisce man mano che la temperatura di un liquido aumenta. Questo è perché le forze coesive tra molecole diminuiscono man mano che l'attività molecolare aumenta. È per questo che l'acqua calda pulisce i vestiti meglio dell'acqua fredda. La temperatura superficiale più bassa dell'acqua calda permette all'acqua di essere assorbita più facilmente nel tessuto e nella macchia. Additivi, come il sapone, riducono ulteriormente la tensione superficiale dell'acqua riducendo la forza dei legami idrogeno.
Liquidi con tensioni superficiali più alte sono facilmente trasformati in aerosol. Questo è importante per applicazioni industriali e sanitarie. La tensione superficiale è anche usata per creare forme di materiali in industria. Per esempio, l'alta tensione superficiale del piombo permette di essere facilmente modellato in palline rotonde.
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