La tensione superficiale spiegata ai bambini

Esempio semplice di tensione superficiale

Cosa succede quando si mette una tovaglia appena lavata sul tavolo? A casa mia, si triplica immediatamente la possibilità che qualcuno rovesci qualcosa durante il pasto successivo. Ok, probabilmente non è vero, e se mi prendessi la briga di tenere traccia dei "dati", probabilmente mi dimostrerebbero che mi sbaglio - ma di sicuro sembra che le cose vadano così! La fuoriuscita di oggi era solo acqua e la cosa bella è che questa tovaglia (relativamente nuova per noi) è abbastanza idrorepellente. Così, l'acqua versata ha formato diversi blob della dimensione di una decina di centimetri. La mia bambina di seconda elementare era affascinata. Non si era mai soffermata a guardare una perla d'acqua e queste erano particolarmente grandi, quindi era facile osservarle.

Mentre mia figlia guardava a bocca aperta le perle d'acqua, il mio alunno di seconda media si è affrettato a sfoggiare le sue conoscenze informandola che la tensione superficiale faceva sì che l'acqua formasse le perle. Potete immaginare che la conversazione che ne è seguita tra fratello e sorella ha lasciato la mia bambina di seconda elementare piuttosto confusa.

La tensione superficiale è uno di quei concetti semplici da sperimentare e con cui giocare in tenera età, ma notevolmente complicati una volta che si inizia a esplorarli. Spiegarlo a un bambino di seconda elementare, molto prima che conosca le molecole e le forze, è un po' difficile. Ecco come l'ho spiegato al mio bambino di seconda elementare: L'acqua è molto attratta da se stessa. Quindi, nello strato superiore, che chiamiamo superficie, si aggrappa strettamente per massimizzare il contatto con l'acqua invece che con l'aria. In questo modo, lo strato d'acqua in superficie forma una pellicola un po' elastica, simile a un sottile strato di gomma da masticare.

Esperimento della tensione superficiale al centesimo

Lo strato superficiale dei liquidi ha una sottile "pelle" elastica chiamata tensione superficiale. Si può vedere la tensione superficiale all'opera quando si vede una goccia d'acqua: crea una piccola "perlina" d'acqua, come una cupola. È la tensione superficiale a dare la forma della cupola: l'acqua non si appiattisce.

L'acqua è composta da due tipi di atomi, l'idrogeno e l'ossigeno. Il nome della molecola d'acqua è H20. La molecola d'acqua ha 2 atomi di idrogeno e 1 di ossigeno. Le molecole d'acqua sono attratte l'una dall'altra perché gli atomi di idrogeno e di ossigeno sono attratti l'uno dall'altro e si stringono molto forte. Questo fenomeno si chiama coesione. Le molecole si stringono così tanto che non vogliono toccare le altre molecole intorno a loro. Ecco perché una bolla è rotonda e quando atterra appoggia solo una piccola parte di sé su una superficie.

Quando si soffia aria nella soluzione di bolle di sapone, le molecole del liquido vogliono di nuovo attrarsi l'una con l'altra, quindi si avvolgono intorno all'esplosione d'aria fino a quando non possono attaccarsi di nuovo l'una all'altra - questo è ciò che rende la forma rotonda della bolla. L'aria all'interno della soluzione spinge le molecole della soluzione a bolle di sapone a separarsi, ma l'attrazione tra le molecole della soluzione a bolle di sapone è così grande che la bolla non scoppia: le molecole si stringono troppo l'una all'altra.

Diagramma di tensione superficiale

Spiegate ai bambini che esistono forze di attrazione tra le molecole d'acqua. Queste forze sembrano creare una "pelle elastica" sulla superficie dell'acqua. Questa "pelle" è chiamata menisco. Prodotti come i saponi e i detergenti indeboliscono o interrompono queste forze di attrazione e aiutano le altre sostanze a mescolarsi più facilmente con l'acqua. Questo ci aiuta a pulire e lavare oggetti come i piatti, i vestiti e il nostro corpo.

Occorrono una bacinella d'acqua, del talco in polvere o del pepe fine e del detersivo per piatti e stoviglie Metodo: spruzzate un po' di talco sulla bacinella d'acqua. Osservate come il talco galleggia sulla superficie dell'acqua.Ora aggiungete una goccia di detersivo per piatti e osservate cosa succede.

RisultatoIl detersivo per piatti sposta il talco e lo distribuisce uniformemente verso i bordi della superficie della ciotola d'acqua, poiché diminuisce la tensione superficiale tra le molecole. In parole povere, rende il menisco più "elastico" di prima.

Esperimenti sulla tensione superficiale pdf

La tensione superficiale dell'acqua è di circa 72 mN/m a temperatura ambiente, una delle tensioni superficiali più elevate per un liquido. C'è solo un liquido che ha una tensione superficiale più alta ed è il mercurio, un metallo liquido con una tensione superficiale di circa 500 mN/m. Il motivo per cui la tensione superficiale del mercurio è così alta sarà evidente dopo la lettura di questo breve post.

La tensione superficiale è dovuta alle interazioni coesive tra le molecole del liquido. Nella massa del liquido, le molecole hanno molecole vicine su ogni lato. Le molecole si tirano l'un l'altra in modo uguale in tutte le direzioni, causando una forza netta pari a zero. Tuttavia, all'interfaccia, le molecole del liquido hanno solo la metà delle molecole vicine rispetto alla massa del liquido. Questo fa sì che la molecola si associ più fortemente con le molecole ai suoi lati e provoca una forza netta verso l'interno del liquido. Questa forza resiste alla rottura della superficie ed è chiamata tensione superficiale.

Per capirlo dobbiamo pensare ai legami tra le molecole. Come spiegato, la forza coesiva tra le molecole causa la tensione superficiale. Più forte è la forza coesiva, più forte è la tensione superficiale. La molecola dell'acqua ha due atomi di idrogeno legati a un atomo di ossigeno attraverso un legame covalente. A causa dell'elevata elettronegatività dell'ossigeno, esso avrà una grande porzione di carica negativa sul suo lato, mentre l'idrogeno sarà più carico positivamente. Ciò provoca un'attrazione elettrostatica tra l'atomo di idrogeno di una molecola e l'atomo di ossigeno di un'altra. I legami che si formano sono chiamati legami a idrogeno e determinano forti forze coesive tra le molecole d'acqua e un'elevata tensione superficiale dell'acqua.