Perché è così doloroso prendere una panciata sbagliando malauguratamente un tuffo di testa al mare, d’estate? E com’è possibile, scelto un sasso adeguatamente piatto, farlo rimbalzare sulla superficie di un mare calmo così tante volte prima che affondi?
Queste esperienze, che ognuno di noi ha provato, danno una percezione della superficie dell’acqua come di un qualcosa di duro, di resistente, che è difficile rompere e che possiamo schiaffeggiare rumorosamente. Avremmo paura di tuffarci in una vasca piena di nutella [IT1]
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[ES1]? E riusciremmo a far saltellare un sasso piatto in una vasca piena d’olio?
Introduciamo quindi il concetto di tensione superficiale attraverso una specifica esperienza.
Se versiamo un po’ di acqua sul tavolo e ne osserviamo il comportamento la vedremo allargarsi in una chiazza tondeggiante che ci appare come rivestita da un involucro trasparente.
Qualcosa di simile si può vedere anche riempiendo un bicchiere di acqua fino all’orlo per poi farci cadere dentro molto delicatamente dei piccoli oggetti che affondano (monete, chiodini, ecc.): l’acqua supererà visibilmente il margine senza traboccare, dando proprio l’impressione di essere racchiusa da una pellicola [IT1] [IT2].
Questa particolare pellicola è il risultato delle forze di coesione esistenti tra una molecola e l’altra. Essa è particolarmente resistente, tanto da racchiudere le gocce e sostenere i piccoli pesi. Questo particolare comportamento dell’acqua si chiama tensione superficiale
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Per avere una percezione diretta dell’effetto della tensione superficiale si possono osservare e confrontare le forme delle gocce d’acqua, di alcol e di mercurio
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, appoggiandole su di una stessa superficie piana. Notiamo come esse si appiattiscano in modo diverso.
Mentre l’alcol si spande senza riuscire a mantenere una sua coerenza, l’alta tensione superficiale permette alla goccia di acqua di mantenere una certa rotondità, resistendo alla forza di gravità e impedendo che questa la appiattisca; nel mercurio le forze coesive e superficiali sono ancora più intense e le gocce diventano addirittura simili a morbide palline d’acciaio.
Perché proprio una forma sferica? Una questione interessante riguarda la forma sferica delle gocce e delle bolle. Le molecole di acqua, per motivi economici, cercano di ridurre al minimo la superficie esterna da ricoprire; la forma geometrica che risponde meglio a questa richiesta è proprio la sfera. Bisogna sempre fare i conti con la gravità, ma proprio per circondare il loro volume con una superficie minima sono sferiche sia le gocce d’acqua che cadono nell’aria (la pioggia!!!!) sia le bolle d’aria che cadono sull’acqua.
Molti animali in natura sfruttano questa proprietà dell’acqua: l’idrometra
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è un insetto che può muoversi sulla superficie dell’acqua senza affondarvi, proprio grazie alla tensione superficiale, distribuendo il suo peso sulle zampe.
