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Titolo: colloidi - experimento di Franklin

Molti di voi conosceranno la storia di Benjamin Franklin, il quale
osservo' che aggiungendo un po' d'olio all'acqua di un "laghetto" 
le onde formate dal vento si calmavano notevolmente. Questo interesse
gli era nato dal fatto che, durante un viaggio in nave sull'oceano
Atlantico, le onde create a poppa delle ultime navi di una flotta, erano
minori di quelle delle prime. Aveva poi saputo che le prime navi avevano
gettato in acqua le scorie oleose della cucina, e cosi' lui aveva
provato
a ricreare il fenomeno in piccolo.
La mia domanda è:
come è possibile giustificare dal punto di vista chimico-fisico questo
fenomeno? Che ruolo gioca la tensione supeficiale?
Le sostanze chimiche contenute nell'olio (in particolare i trigliceridi)
sono definibili "tensioattivi"? 
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La tensione superficiale è per definizione la forza che si oppone allo
scorrimento di una lamella di liquido sull'altra.Essa varia a seconda del
tipo di forze attrattive molecolari che entrano in gioco  e della morfologia
molecolare.
Per la questione delle onde entra in gioco un meccanismo di trasporto di
quantità di moto molecolari tra una lamella e l'altra e si dissipa quando si
creano onde o vortici turbolenti.E evidente il ruolo della tensione
superficiale che tende a opporsi al distacco delle lamelle di liquido e alla
dispersione molecolare.In un esperimento semplice di un biccchiere con acqua
e olio (immiscibili) vediamo che l'olio tende a formare macchie in modo da
avere la massima superfie esterna possibile proprio a causa della maggiore
tensione superficiale(dell'olio) che è una specie di pressione attrattiva
interna.
I trigliceridi nell'olio non sono tensioattivi perchè non hanno gruppi
sufficientemente polari e quindi non possono fare schiuma con l'acqua
solvente polare al 100%!

Sulla teoria: qualche sito di approfondimento sulla tensione superficiale e
sulle "lame"
 
http://www.funsci.com/fun3_it/esper2/esper2.htm
   (molto bello)
 
http://digilander.iol.it/francescocannizzaro/Tensione%20superficiale.htm
Sulla pratica: penso che sia una storica leggenda metropolitana, o meglio
romanzata. Dubito che un poco di olio buttato a mare "plachi" le onde della
tempesta (anche perchè la nave si muove e l' olio sta fermo). Cambia
ovviamente se fa naufragio una petroliera, ma in questo caso non siamo a
livello di qualche micron di film oleoso, ma a molti millimetri o
addirittura centimetri ( vd. fotografie classiche dei cormorani).
Avete qualche riferimento serio ( esclusi i romanzi)?
Ciao
Mauro

 Mauro


 forse dovrebbe essere indicato laddove si parla di viscosità.
Mi puoi dare qualche riferimento su questo esperimento di Franklin, in
quanto non ho trovato nulla nel Web?
La mia sensazione continua ad essere quella di una bufala romanzesca ( ...la
nave in una notte buia e tempestosa....). Affiancando due bottiglie
identiche, una piena d' olio e una di acqua e scuotendole allo stesso modo,
risulta evidente che l' olio praticamente non fà onde. E' chiaramente un
problema di viscosità, pensa ad un naftone denso....  Ora se alla bottiglia
di acqua aggiungi progressivamente olio.....

Scusa, ma per errore ho premuto INVIA involontariamente.
Concludendo, ritengo che l' effetto "riduzione onde" possa avvenire in
maniera significativa solo quando il film di olio è di spessore e
consistenza tale da non essere ridisperso e frantumato dalla stessa azione
del vento. A sensazione direi a partire da alcuni decimi di millimetro a
salire, in funzione della velocità del vento e della viscosità dell' olio.
Curiosità: l' olio siliconico a 1 cSt fa onde come l' acqua o meno?
Nel caso della prima nave di una flotta, da te citato, è inoltre possibile
un effetto antischiuma dovuto a qualche alimento ( gli antischiuma
siliconici -che allora non esistevano- sono efficaci a livello di ppm, gli
idrocarburici sono comunque utilizzati).
E' probabilmente necessario quindi sdoppiare il discorso fra: a) effetto
riduzione spumeggiamento dell' acqua b) effetto riduzione altezza delle
onde.
Sarebbe interessante sapere dell' esperimento di Franklin: superficie e
profondità acqua, che tipo di olio è stato usato, e soprattutto quanto olio.
Ciao
Mauro

http://jcbmac.chem.brown.edu/scissorsHtml/chem/Avogadro/BenFranklin.html
http://www.kcpc.usyd.edu.au/discovery/9.5.5/9.5.5_trioleinhistory.html
http://www.bbc.co.uk/history/discovery/bypeople/brownrigg_01.shtml
e ne trovi molti altri inserendo come parole chiave in 
google.com
Franklin waves oil
ciao amici


Grazie. Avevo naturalmente letto la lettera di  Franklin, quello che
chiedevo è se esistevano informazioni relativamente a verifiche controllate
delle esperienze di Franklin relative ad una elevata riduzione del moto
ondoso in seguito all' aggiunta di un film sottile di olio sull' acqua del
mare ( o anche solo di un laghetto). Nel secondo sito da te indicato si
avanzano forti dubbi sugli effetti "osservati" da Franklin
-----[cut]
Farish wrote with great skepticism:
...According to his representation, the water, which had been in great
agitation before, was instatnly calmed,     upon pouring in only a very
small quantity of oil, and that to so great a distance round the boat as
seems a little incredible. I have since had the same accounts from others,
but I suspect all of a little exaggeration....
-----
Sempre secondo lo stesso sito, Franklin non avrebbe usato un olio ma un
tensioattivo (trioleina). In ogni caso lo strato oleoso era di 2,5 nm
(ovvero 0.0025 µm).
Molto piu' modestamente ho provato in una bacinella (pulita) di acqua
(deionizzata), in presenza o meno di un velo di olio e ho creato delle
pseudo onde con un phon mantenuto in posizione costante.
Sup. bacinella circa 300.000 mm2,  olio aggiunto ( 2,2 °E, idrocarburico)
circa 1 microlitro, spessore stimato velo olio circa 3,3 nm.
Differenza stimata visivamente fra le pseudoonde prima e dopo l' aggiunta di
olio: nessuna.
Sinceramente mi sono sentito un poco stupido, ma mi avevi incuriosito.
Ciao, fammi sapere. Buona domenica.
Mauro

 sono definibili "tensioattivi"?
Mah, secondo il mio parere, la pellicola di olio sopra l'acqua:
i) non influisce sulla meccanica propria del moto ondoso: le onde
interessano un volume di liquido e trasportano energia proporzionale al
volume stesso della massa liquida. E' chiaro come l'apporto di una sostanza
in concentrazioni insignificanti (peraltro nel nostro caso non si tratta
nemmeno di una soluzione, ma di una coabitazione di due fasi liquide) non
influisca sulla dinamica del corpo liquido in oggetto;
ii) influisce in maniera determinante sulla formazione dei frangenti. In
condizioni particolari (azione del vento, azione dello scafo, azione del
fondo marino...) un'onda aumenta di ripidezza e, ad un certo punto, si
'rompe', incorporando aria e dando origine alla schiuma. Un mare 'formato'
non fa paura a nessun lupo di mare. Diverso e' il caso del mare 'bianco'...
che spazza le coperte, ghermisce gli sventurati e li porta con se' in
un'acqua che, in virtù della forte presenza di aria, e' meno densa e dove si
galleggia a fatica.
La 'rottura' dell'onda e' un fenomeno che interessa la superficie di
separazione aria-acqua. Facilmente ipotizzo un'influenza dell'olio
determinante. Un olio ha una energia superficiale superiore a quella
dell'acqua: la sua superficie si 'rompe' molto meno facilmente.
A proposito, superiamo il concetto di 'tensione' per assimilare quello di
'energia' superficiale.
A presto, sandro

A proposito, che centrano i colloidi?
Sandro

 Mauro
Ciao Mauro, fare un esperimento non è mai una cosa stupida, credo che
l'esperimento sia il principe della scienza. Riguardo al merito della
questione, il fatto è che questa storia aveva incuriosito anche me, 
nel senso espresso dal mio post originale e dalla mia successiva
precisazione:
come giustificare dal punto di vista chimico-fisico questo fatto
sperimentale? La risposta del newsgroup fino ad ora è stata:
"non esiste alcun fatto sperimentale da giustificare" quindi il 
problema non esiste.
A questo punto sposto il problema e pongo la questione nei termini
seguenti: cosa puo' essere detto sull'energia superficiale di un
sistema composto da acqua e una sostanza insolubile in essa?
Sono applicabili le equazioni di Gibbs per le superfici?
Risposta all'altro amico: ho inserito la parola colloidi nel topic
perchè in origine il mio messaggio originale era in coda ad un altro
precedente che riguardava i colloidi. Ma non solo: L'esperimento
di Franklin è riportato in ogni libro il cui titolo ha la parola
"colloide/i" e inoltre uno strato monomolecolare di olio su acqua
nel mio personale modo di ragionare lo metto nella casella: sistemi
colloidali. Naturalmente questo puo' essere sbagliato e in ogni
caso opinabile.
Grazie comunque per le vostre risposte.
