Capilaridad
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La capilaridad es la cualidad que posee un tubo delgado para succionar un líquido en contra de la fuerza de gravedad. Sucede cuando las fuerzas intermoleculares adhesivas entre el líquido y el sólido son más fuertes que las fuerzas intermoleculares cohesivas entre el líquido. Esto causa que el menisco tenga una forma cóncava cuando el líquido está en contacto con una superficie vertical. Este es el mismo efecto que causa que materiales porosos absorban líquidos.
Un aparato común usado para demostrar la capilaridad es el tubo capilar. Cuando la parte inferior de un tubo de vidrio se coloca verticalmente en un líquido como el agua, se forma un menisco convexo. La tensión superficial succiona la columna líquida hacia arriba hasta que el peso del líquido sea suficiente para que la fuerza gravitacional sobreponga a las fuerzas intermoleculares. El peso de la columna líquida es proporcional al cuadrado del diámetro del tubo, por lo que un tubo angosto succionará el líquido más arriba que un tubo ancho. Por ejemplo, un tubo de vidrio de 0.1 mm de diámetro levantará 30 cm la columna de agua.
Con algunos materiales como el mercurio y el vidrio, las fuerzas interatómicas en el líquido exceden a aquellas entre el líquido y el sólido, por lo que se forma un menisco cóncavo y la capilaridad trabaja en sentido inverso.
Las plantas usan la capilaridad para succionar agua a sus sistemas, aunque las plantas más grandes requieren la transpiración para mover la cantidad necesaria de agua donde la requieren.
Cuanto más pequeño sea el diámetro del tubo capilar mayor será la presión capilar y la altura alcanzada. En capilares de 1 µm de diámetro con una presión de succión 1,5*103 hPa (hPa = hectopascal o 1.5 atm), corresponde a una altura de columna de agua de 15 m.
Dos placas de vidrio que están separadas por una película de agua de 1 µm de espesor, se mantienen unidas por una presión de succión de 1.5 atm. Por ello se rompen los portaobjetos humedecidos, cuando se trata de separalos.
[editar] Fórmula
La altura h en metros de una columna líquida está dada por:
donde:
- T = tensión superficial interfacial (N/m)
- θ = ángulo de contacto
- ρ = densidad del líquido (kg/m³)
- g = aceleración debido a la gravedad (m/s²)
- r = radio del tubo (m)
Para un tubo de vidrio en el aire a nivel del mar y lleno de agua,
- T = 0.0728 N/m a 20 °C
- θ = 20°
- ρ = 1000 kg/m³
- g = 9.80665 m/s²
entonces la altura de la columna está dada por:
.
