Andar sobre a água é para alguns previlegiados
Autor: Cristina Moysés | Publicado: 2012-04-21T18:38:00-07:00











Após
 algumas pesquisas históricas descobrimos que, cerca de 40 a 30 anos 
atrás, as pessoas quando grávidas enchiam um vasilhame com água e 
colocava duas agulhas em sua superfície, dependendo da posição das 
mesmas, saberiam o sexo do bebê. É obvio que se trata de crendices, pois
 esse método não é capaz de informar a mãe sobre o sexo do seu bebê, mas
 uma pergunta ainda fica no ar. Como que uma agulha pode ficar em cima 
da água sem afundar? Como um mosquito, aranha ou outro animal pode 
pousar cima da água? Fatos como estes podem ser explicados através de 
algo chamado tensão superficial dos líquidos.  Alguns animais se utilizam dessa natureza  dos líquidos para se locomoverem. 
 A tensão superficial é uma camada na superfície do líquido que faz com 
que sua superfície se comporte como uma membrana elástica que não deixa o
 objeto adentrar-los, ou seja, afundar. Isso ocorre devido às moléculas 
da água, que interagem entre si. As moléculas que estão no interior do 
liquido interagem com as demais em todas as direções (em cima, em baixo,
 dos lados e nas diagonais), já as que esta na superfície só interage 
com as moléculas que estão dentro do liquido.  As moléculas da 
água (H2O) interagem entre si dentro do liquido e todas as direções, mas
 as moléculas que estão na superficie só interagem com as que estão 
abaixo porque não há nada em cima. Dessa forma cria-se a tensão 
superficial.            As moléculas da água (H2O) interagem 
entre si dentro do liquido e todas as direções, mas as moléculas que 
estão na superficie só interagem com as que estão abaixo porque não há 
nada em cima. Dessa forma cria-se a tensão  superficial. 
            O resultado dessa interação só com as moléculas do lado de 
dentro, faz surgir uma tensão que exerce uma força sobre a camada da 
superfície, com a intenção de compensar essa tensão do lado de dentro do
 liquido. Essa “força” é a: tensão superficial dos líquidos.    
      Você pode fazer o teste da tensão superficial da água, colocando-a
 [a água] em uma vasilha qualquer e em seguida colocar cuidadosamente 
uma pequena moeda, uma agulha ou aqueles anéis de refrigerante sobre a 
água. Nota-se que nenhum desses objetos mencionados é menos denso do que
 a água, muito pelo contrario, é bem mais denso, porém, ao colocá-lo 
sobre a água, você observa que eles não afundam devido à tensão 
superficial. Agora tente adicionar algumas gotas de detergente nesse 
sistema e veja o que acontece! Os objetos afundaram rapidamente! Isso 
ocorre porque o detergente é um surfactante, isto é, ele age nas 
moléculas de água quebrando a interação entre elas, conseqüentemente, 
quebrando sua tensão superficial.  As moléculas de um líquido 
interagem entre si de várias maneiras. Uma delas é a atração ou repulsão
 elétrica, se estiverem carregadas ou se suas cargas positivas e 
negativas não estiverem igualmente distribuídas no espaço. Além disso, 
sofrem a ação da gravidade e da agitação térmica. No cômputo geral, se o
 líquido estiver em um recipiente, como um copo, por exemplo, as forças 
de atração preponderam e impedem que as moléculas se espalhem pelo 
espaço. O líquido ocupa um volume determinado, formando uma superfície 
bem definida entre ele e o ar circundante. Surge daí uma diferença clara
 entre as moléculas da superfície e as que ficam internas no líquido. As
 que ficam dentro interagem com as demais em todas as direções. Em 
média, portanto, essas interações (ou forças) se anulam mutuamente. Já 
as que ficam na superfície só podem interagir com as que estão do lado 
de dentro. Do lado de fora só existe o ar e as moléculas do ar estão tão
 separadas uma das outras que seu efeito imediato sobre a superfície 
líquida pode ser desprezado.  O resultado é que a película que 
fica na superfície sofre uma atração para dentro do próprio líquido. 
Essa tendência é contrabalançada pela resistência das moléculas de 
dentro que só podem ceder espaço até certo ponto. Quando o equilíbrio é 
alcançado a tendência das moléculas superficiais de penetrarem no 
líquido é equilibrada pela resistência das demais que estão no interior. 
 Se o líquido for a água dentro de um copo, forma-se uma superfície mais
 ou menos plana e ligeiramente encurvada para cima nas paredes internas 
do copo. Se o recipiente for um tubo estreito, a superfície da água 
assume uma forma côncava, o menisco, como se diz. E se a água estiver em
 queda livre? Ou, o que é a mesma coisa, se estiver solta dentro de um 
ônibus espacial em órbita?  Nesse caso, as moléculas da 
superfície se arranjam de modo a formar a menor área possível para o 
volume que ocupam. Pode ser demonstrado que essa configuração 
corresponde à situação de menor energia. Os sistemas físicos gostam de 
se acomodar em situações de energia mínima. Acontece que, para um dado 
volume, a forma espacial que tem a menor área é a esfera. As moléculas 
de água em queda livre se ajuntam de modo a formar gotas esféricas. Isso
 também explica porque as bolhas dentro de um líquido são esféricas. 
 Esse fenômeno é descrito como sendo devido à tensão superficial. 
Observe que a tensão superficial não é nenhuma força ou interação nova, 
com o mesmo status do peso ou da força elétrica. É apenas um tipo de 
equilíbrio entre essas forças que já existem no líquido moldando a forma
 da superfície desse líquido.  Qual a razão desse termo tensão 
superficial? É fácil admitir que a película de couro de um tambor está 
tensa. Se fizermos um furo no couro do tambor com uma agulha ele se 
rasga todo por causa da tensão. Coisa semelhante ocorre na superfície do
 líquido. Nela se forma uma espécie de pele que é uma camada estreita e 
tensa, embora a tensão não seja tão grande quanto no tambor. A 
intensidade dessa tensão depende de que líquido estamos tratando, se ele
 é puro e da temperatura em que está. Alguns aditivos modificam 
fortemente a tensão superficial de um líquido. O exemplo mais comum é o 
dos detergentes que diminuem muito a tensão superficial da água em que 
são dissolvidos. Com isso, diminui a tendência de formar gotas fazendo 
com que as moléculas da água tenham maior contato com as fibras dos 
tecidos. Dessa forma, a sujeira do tecido é mais facilmente deslocada 
pela água e dissolvida em forma de emulsão.  Como se mede a tensão superficial.   Existem vários métodos para se medir a tensão superficial. Vamos descrever um deles   em duas variações possíveis de serem realizadas em qualquer laboratório de Física  do segundo grau.  Usamos o chamado efeito de capilaridade. Um tubo muito fino é chamado de tubo capilar   por ser, possivelmente, tão fino quanto um fio de cabelo. Introduzindo um tubo capilar em  um recipiente com água ela sobe pelas paredes do tubo até uma certa altura.  Quem sustenta o peso da coluna de água no capilar é a tensão superficial. No caso,  essa tensão se deve à interação entre as moléculas de água e a parede interna do capilar.  Ao longo da circunferência de contato entre a água e a parede surgem forças atrativas que   levantam a água até que são impedidas pelo peso da coluna. A resultante vertical dessa  força é dada pelo produto da tensão superficial (em dinas/cm) pelo comprimento da  circunferência interna do tubo (cm). O resultado é uma força que deve ser igual ao  peso da coluna de água que subiu pelo tubo. Esse peso pode ser calculado medindo-se   a altura da coluna desde o nível da água no recipiente até o menisco, que é a superfície  abaulada no alto do tubo. O peso será o produto do volume da coluna pela densidade  da água. Igualando-o a T .  R2 obtemos a tensão superficial T.