34- O que é capilaridade? O que promove capilaridade? Como o ângulo de contato afeta a capilaridade?

Passo 1

Resumindo o enunciado: queremos entender o fenômeno da capilaridade, suas causas e como o ângulo de contato entre sólido, líquido e gás influencia esse fenômeno. O conteúdo envolve tensão superficial, forças adesivas e coesivas e a definição do ângulo de contato.

Passo 2

Capilaridade é o movimento espontâneo de um líquido em poros muito finos ou tubos capilares, sem ação de forças externas. Em tubos verticais de raio pequeno ou em meios porosos, o líquido pode subir (capilaridade ascendente) ou descer (capilaridade descendente), dependendo de sua interação com a parede sólida.
O que promove a capilaridade são as forças de tensão superficial do líquido, que resultam da competição entre:
– forças coesivas (entre moléculas de líquido)
– forças adesivas (entre moléculas de líquido e o sólido)
Quando a adesão ao sólido é relativamente forte, o líquido “puxa-se” ao longo da parede, curvando a superfície livre e criando uma diferença de pressão (pela lei de Laplace) que faz o líquido subir ou descer.

Passo 3

O ângulo de contato \theta é o ângulo que a interface líquido-ar faz com a parede sólida, medido no interior do líquido (0° ≤ \theta ≤ 180°). Ele reflete o balanço entre adesão e coesão:
\theta<90^\circ: adesão > coesão → o líquido molha a parede e sobe (capilaridade ascendente)
\theta=90^\circ: adesão = coesão → não há elevação nem depressão significativa
\theta>90^\circ: adesão < coesão → o líquido não molha bem e desce (capilaridade descendente)

Passo 4

Para quantificar a altura de subida ou descida em um tubo capilar de raio r, usamos a lei de Jurin:
\Delta h = \frac{2\,\gamma \,\cos\theta}{\rho\,g\,r}
onde
\gamma é a tensão superficial do líquido,
\rho é a densidade do líquido,
g é a aceleração da gravidade e
\theta é o ângulo de contato.
Note que \cos\theta determina o sinal de \Delta h: positivo para subida ( \theta<90^\circ) e negativo para depressão ( \theta>90^\circ).

Resposta

Capilaridade é o movimento espontâneo de um líquido em poros ou tubos finos, causado pela tensão superficial que envolve forças coesivas e adesivas. A interação entre líquido e sólido (forças adesivas) promove o fenômeno. O ângulo de contato \theta determina se o líquido sobe ( \theta<90^\circ), não se move ( \theta=90^\circ) ou desce ( \theta>90^\circ) no capilar.

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