Provate a prendere una bacinella piena d’acqua ed appoggiarvi sopra delicatamente un foglio d’alluminio (tipo la carta da cucina), facendo attenzione a non “imbarcare” acqua, cioè a non far salire dell’acqua sopra il foglio: si vede che esso resta a galla.
Analogo esperimento si può fare con un piccolo spillo o una monetina da 10 lire: provate ora ad appoggiarli “di punta”, cioè non dal lato con estensione superficiale maggiore. Si vede subito che essi affondano. In effetti sono costituiti da materiali di cui si era trovato che la densità è maggiore dei quella dell’acqua.
In questo caso però il principio per cui essi restano a galla è differente da sole questioni di densità e spinta idrostatica. Entra in gioco qui la tensione superficiale[I1][I2][E1] [E2][E3]dell’acqua nella sua interfaccia con l’aria. Nel punto di contatto tra acqua ed aria si creano situazioni particolari. L’acqua è in equilibrio al suo interno e nel punto di contatto con l’aria si comporta come una pellicola elastica.
I fenomeni chimico-fisici che si verificano alla superficie di separazione tra due fasi diverse (aria-acqua, aria-solido, acqua-olio, ecc.) , rivestono un ruolo di fondamentale importanza in fisica, chimica, biologia e nella tecnologia.
Consideriamo un recipiente pieno d’acqua (o anche altro liquido): il liquido in esso contenuto, è costituito da molecole che, in media, sono distribuite simmetricamente attorno a ciascuna altra molecola, sicché le forze[E1]
[E2]
[E3]
[E4]
[E5] applicate hanno risultante nulla.
Per le molecole che si trovano in superficie, la situazione è diversa: poiché esiste solo l'interazione con le molecole inferiori (trascurando le interazioni con l'aria e le pareti del recipiente), la risultante è diversa da zero, ed è diretta verso l'interno del liquido. E' chiaro che le molecole che costituiscono lo strato superficiale del liquido sono attirate verso l'interno e tendono così ad occupare la minima superficie possibile; il risultato di questa attrazione è che la superficie di un liquido si comporta come una membrana elastica in tensione. Questa membrana ha lo spessore del raggio d'azione entro cui si manifesta l'effetto delle forze intermolecolari e la tensione a cui è sottoposta prende il nome di tensione superficiale.
Bolle di sapone[E1][I1][I2][I3]
Water strider (Aquarius remigis)[E1][E2]
