20- Pequenas gotas de óleo, água e mercúrio, de tamanhos iguais, são colocadas cuidadosamente sobre um piso encerado (superfície apolar). Como cada líquido se comporta? Explique.

Passo 1

O enunciado coloca gotas iguais de óleo, água e mercúrio sobre um piso encerado (superfície apolar) e pede para descrever como cada líquido se comporta. O conteúdo aqui é molhabilidade de líquidos em sólidos, baseado nos equilíbrios de tensão superficial e no ângulo de contato.

Passo 2

Para entender o comportamento usamos a equação de Young para o ângulo de contato \theta:
\gamma_{SV} - \gamma_{SL} = \gamma_{LV}\,\cos\theta,
em que
\gamma_{SV} é a tensão superficial sólido-vapor,
\gamma_{SL} é a tensão sólido-líquido,
\gamma_{LV} é a tensão líquido-vapor.
Quanto maior \cos\theta (isto é, \theta menor), melhor o líquido molha a superfície; se \cos\theta<0 ( \theta>90^\circ), o líquido forma gotas bem arredondadas.

Passo 3

Óleo (líquido apolar):
em uma superfície apolar, as interações óleo-cera são fortes, logo \gamma_{SL} é baixo e \gamma_{SV}-\gamma_{SL} tende a ser positivo grande. Como \gamma_{LV,\text{óleo}}ó é relativamente baixo, resulta \cos\theta>0 e \theta pequeno. Portanto, o óleo espalha-se, formando um filme fino sobre o piso.

Passo 4

Água (líquido polar):
as interações água-cera são fracas, o que faz \gamma_{SL} ser alto e \gamma_{SV}-\gamma_{SL} negativo. Como \gamma_{LV,\text{água}}\approx72\rm\,mN/má, obtemos \cos\theta<0 e \theta>90^\circ. Assim, a água fica em gotas bem arredondadas, sem espalhar.

Passo 5

Merc\u00fario (metal l\u00edquido):
possui \gamma_{LV,\text{Hg}}\approx485\rm\,mN/m muito alto e tamb\u00e9m n\u00e3o interage bem com a cera ( \gamma_{SL} grande), levando a \gamma_{SV}-\gamma_{SL} fortemente negativo. O resultado \u00e9 \cos\theta\ll0 e \theta muito grande (tipicamente \gtrsim 140^\circ), de modo que a gota de merc\u00fario \u00e9 quase esf\u00e9rica e super\mbox{-}arredondada.

Resposta

Óleo: espalha-se (molha bem);
Água: forma gotas arredondadas ( \theta>90^\circ);
Mercúrio: forma gotas quase esféricas com ângulo de contato muito grande ( \theta\approx140^\circ).

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