Enzo Rocha Fotografia: Tensão Superficial

A tensão superficial é um fenômeno no qual a superfície de um líquido, onde o líquido está em contato com um gás, atua como uma fina folha elástica.

Tensão superficial, propriedade de uma superfície líquida exibida por sua ação como se fosse uma membrana elástica esticada.

Esse termo geralmente é usado apenas quando a superfície do líquido está em contato com gás (como o ar). Se a superfície estiver entre dois líquidos (como água e óleo), isso será chamado de “tensão da interface”.

A tensão superficial é uma força física na superfície do líquido que surge como resultado dos átomos do líquido puxando seus vizinhos em todas as direções.

Esse fenômeno pode ser observado na forma quase esférica de pequenas gotas de líquidos e de bolhas de sabão. Devido a essa propriedade, certos insetos podem ficar na superfície da água.

O que é tensão superficial?

A tensão superficial é a força de coesão exibida pelas moléculas de um líquido.

Essa força permite que a superfície de um líquido resista, até certo ponto, às forças externas aplicadas a ele.

É essa resistência que permite, por exemplo, um clipe de papel flutuar na superfície de um copo de água, mesmo que o clipe tenha uma densidade maior que a água. A tensão varia, dependendo do líquido, e com outros fatores, como a temperatura.

A tendência de um líquido exibir a propriedade de tensão superficial surge da atração que as moléculas de um líquido têm umas pelas outras. Dentro do líquido, cada molécula é cercada por outras moléculas e cada uma atrai todas as outras moléculas vizinhas igualmente, resultando em uma força líquida zero. As moléculas na superfície do líquido, no entanto, não são cercadas em todas as direções por outras moléculas. Eles puxam mais fortemente as moléculas que estão perto deles, criando tensão superficial.

As gotículas de água se formam por causa da tensão superficial e também permitem que o ar forme bolhas em um líquido. À medida que as moléculas na superfície de um líquido puxam outras moléculas na superfície, um volume de líquido no espaço tende a formar uma esfera e, na ausência de gravidade, as gotas de água formam esferas perfeitas.

Isso ocorre porque uma esfera é a forma que possui a menor área de superfície possível para um determinado volume. Quando duas pequenas gotículas colidem na ausência de gravidade, a atração das moléculas por outras moléculas tende a fazer com que as gotículas se combinem em uma gotícula maior. Às vezes, essa tendência também pode ser observada sob a gravidade padrão da Terra.

A forma alongada das gotas de chuva é devida à força da gravidade nas gotículas. A tensão superficial tende a ser uma força muito fraca, de modo que as gotículas são facilmente deformadas pela gravidade ou por outras forças, como forças centrípetas ou centrífugas. Alguns insetos e até animais se adaptaram para tirar proveito dessa força, no entanto, por mais fraca que seja. Os insetos e pequenos lagartos chamados basiliscos, na verdade, dependem da tensão superficial da água para caminhar sobre ela sem afundar.

A tensão superficial de um líquido, geralmente expressa em dines por centímetro, é a quantidade de força necessária para quebrar a superfície de um líquido em particular, a uma distância linear de um centímetro.

Um dine é uma unidade de energia ou força definida como a quantidade de energia necessária para acelerar um grama de massa a uma taxa de um centímetro por segundo ao quadrado.

Um dine também é igual à unidade International Standard (SI) do micro-newton.

O que é força de tensão?

Uma compreensão da força e como ela afeta um objeto ou material é importante na construção de qualquer tipo.

Os três principais tipos de forças mecânicas são puxar, empurrar e cisalhar.

A tensão, ou força tênsil, é um exemplo de força de tração e é tipicamente medida em libras (lbs) ou Newtons (N).

A força de tensão desempenha um papel em muitas aplicações de física, engenharia mecânica e engenharia civil.

Uma maneira eficaz de ajudar a entender esse mecanismo é usar o exemplo de uma corda ou cabo. Uma corda não pode ser usada para empurrar um objeto através de uma superfície plana. Cordas, cabos e correntes são usados nos casos em que é necessária uma força de tração. Pendurar um peso no final da corda puxará a corda. A força de tração criada pelo peso é chamada de força de tensão.

Neste exemplo, a força de tensão atuará nas extremidades opostas da corda e a puxará com força. A força é aplicada na direção da corda.

Objetos nas duas extremidades do cabo experimentam uma força de tração igual à força de tensão. Da mesma forma, os componentes mecânicos usados para apoiar e reforçar pontes e edifícios são comumente expostos a esse tipo de força. Isso inclui objetos como cabos, fios, colunas e vigas de suporte.

A carga de tensão fará com que o material se alonge ou se estique. Um objeto muito flexível, como um elástico, alonga bastante quando uma força de tensão é aplicada. Materiais menos flexíveis, como plástico e aço, também se alongam quando a força de tração é aplicada, mas em quantidades muito menores.

Força e movimento estão relacionados através da Primeira Lei do Movimento de Newton.

Esta lei afirma que um corpo permanecerá em repouso ou em movimento uniforme, a menos que seja obrigado a mudar esse estado por uma força aplicada a ele.

Uma força de tensão fará com que um objeto se mova através da ação de puxar.

A lei de Newton é ilustrada usando um exemplo simples de vagão de criança em repouso em uma superfície plana. O vagão permanecerá em repouso até que uma força externa seja aplicada à alavanca, fazendo com que o vagão se mova.

Quando uma força é aplicada, ela causa tensões internas no material. Se a força for alta o suficiente, o estresse interno pode se tornar excessivo e causar alongamento permanente ou falha total.

Compreender a tensão criada por uma força de tensão aplicada é muito importante na seleção de materiais para engenharia mecânica e aplicações de projeto.

A força aplicada deve ser suficientemente baixa para evitar tensões internas que podem causar deformação permanente ou falha.

Resumo

A tensão superficial é a energia, ou trabalho, necessária para aumentar a área superficial de um líquido devido a forças intermoleculares.

Uma vez que essas forças intermoleculares variam dependendo da natureza do líquido (por exemplo, água x gasolina) ou solutos no líquido (por exemplo, surfactantes como detergente), cada solução exibe propriedades de tensão superficial diferentes. Se você sabe ou não, você já viu a tensão superficial em ação. Sempre que você encher um copo de água muito longe, poderá notar depois que o nível da água no copo é realmente mais alto que a altura do copo.

Você também deve ter notado que a água que você derramou se transformou em piscinas que se erguem do balcão.

Ambos esses fenômenos são devidos à tensão superficial.

A atração entre as moléculas de água cria tensão superficial na água