1/7 – Introduzione
La capillarità è un fenomeno fisico che consente all’acqua ed ai liquidi in generale, di muoversi dal basso verso l’alto non rispettando la legge di gravità, grazie all’intervento di specifiche forze di coesione, adesione e tensione superficiale, che si manifestano all’interno del recipiente dove sono contenuti.
In natura questo fenomeno è indispensabile per l’equilibrio delle specie viventi, per questo, per spiegarne meglio il suo processo, qui di seguito proponiamo una semplice guida che illusttri come realizzare un esperimento sulla capillarità o come studiarli on line.
2/7 Occorrente
- un vaso d’acqua
- inchiostro scuro
- fiori freschi
- cartoncino
- forbici
3/7 – Principio dei vasi comunicanti
Quando si versa del liquido in due o più recipienti tra loro comunicanti, il liquido si dispone in modo da raggiungere lo stesso livello in tutti i recipienti. Questo è noto come principio dei vasi comunicanti. Se però un recipiente è caratterizzato da una sezione molto stretta, e per questo detto tubo capillare, in esso il livello del liquido sarà più alto rispetto a quello contenuto nel vaso di sezione più larga. Questo fenomeno è detto di capillarità dell’acqua e si verifica anche immergendo un tubo capillare contenete anqua all’interno di un recipiente di sezione più grande, contenente lo stesso o altro liquido.
4/7 – Forze capillari
Le forze che intervengono nel fenomeno della capillarità sono le forze di coesione, adesione e tensione superficiale. Le prime sono date dall’attrazione tra le molecole di acqua e quelle che formano le pareti del recipiente dove il liquido è contenuto.
L’attrazione tra le molecole di acqua stesse, dà origine alle forze di coesione, che in genere prevalgono quando il liquido è contenuto in un recipiente di sezione grande e le molecole a conttto con le pareti sono in numero inferiore.
Infine, la tensione superficiale, si genera perché in corrispondenza della superficie del liquido le forze non sono distribuite omogeneamente in tutte le direzioni e ciò si verifica perché il gas che sovrasta immediatamente il liquido è costituito da un numero di molecole nettaente inferiore a quelle contenute nel primo. La sommatoria delle forze che agiscono sulla superficie del liquido non è nulla ma tendente verso l’interno, e questo fenomeno dà origine ad una compressione del fluido stesso verso l’interno. La superficie del liquido funge da membrana elastica portando lo stesso ad incurvarsi.
In definitiva, quando un liquido bagna la superficie di un materiale, le forze di adesione tra le molecole che lo costituiscono ed il materiale con cui entrano in contatto possono essere molto più intense rispetto a quelle di coesione (del liquido) dando origine a una superficie concava, all’estremità superiore di una stretta colonna di liquido in un tubo. Quando la superficie del liquido è concava verso l’alto, la tensione superficiale in corrispondenza delle pareti del tubo sarà diretta verso l’alto e la componente verticale di questa forza, applicata a tutto il bordo del liquido aderente al capillare, è quella che sorregge il liquido.
5/7 – Esperimento 1 sulla capillarità
Per meglio comprendere il fenomeno in analisi, che in natura è sfruttato per esempio dalle piante per il nutrimento linfatico,non ci rimane che emulare lo stesso.Come realizzare un esperimento sulla capillarità lo possiamo vedere in questo primo esempio qui riportato.
Possiamo provare ad introdurre in un vaso di fiori freschi, dell’acqua contenente inchiostro o comunque un liquido colorato scuro.
Una volta adiagiativi anche i fiori, dopo qualche tempo, si noterà come questi, risucchiando l’acqua del vaso, assumeranno la colorazione del liquido. È consigliabile usare dei fiori bianchi o comunque chiari, perché il fenomeno sia meglio percepibile.
6/7 – Esperimento 2 sulla capillarità
Ecco un altro semplice esempio del come realizzare un esperimento sulla capillarità che può essere fatto attraverso una bacinella d’acqua e dei fiori di carta.Una volta disegnato e ritagliato degli esagoni, su di un cartoncino, andremo ad adagiarli sulla superficie dell’acqua, facendo in modo da sollevare i lati che li compogono, quasi a formare delle piramidi.
Dopo qualche istante, l’acqua assorbita dai cartoncini, farà si che essi vadano lentamente ad aprirsi, esattamente come fanno i fiori in natura, dopo aver attinto l’acqua dal terreno.
Il video di seguito meglio illustra quanto qui descritto.