Um engenheiro está testando o comportamento de dois líquidos - álcool etílico e óleo mineral - em tubos capilares de vidro. Durante o experimento, ele mede as intensidades relativas das forças intermoleculares e obtém os seguintes resultados:
Substância
Força de coesão
Força de adesão
Álcool etílico
45 unidades
65 unidades
Óleo mineral
70 unidades
40 unidades
Com base nesses valores:
a) Compare as forças de coesão e adesão de cada líquido e explique como elas determinam o formato do menisco observado no tubo capilar.
b) Indique qual líquido formará um menisco côncavo e qual formará um menisco convexo, justificando sua resposta.
| Substância | Força de coesão | Força de adesão |
| Álcool etílico | 45 unidades | 65 unidades |
| Óleo mineral | 70 unidades | 40 unidades |
a) Compare as forças de coesão e adesão de cada líquido e explique como elas determinam o formato do menisco observado no tubo capilar.
b) Indique qual líquido formará um menisco côncavo e qual formará um menisco convexo, justificando sua resposta.
Passo 1
O enunciado dá uma tabela com as intensidades relativas das forças intermoleculares para dois líquidos (peguei esses números do enunciado):
- Álcool etílico: força de coesão
unidades, força de adesão unidades. - Óleo mineral: força de coesão
unidades, força de adesão unidades.
O que se pede:
a) Comparar as forças de coesão e adesão de cada líquido e explicar como essas forças determinam o formato do menisco observado num tubo capilar.
b) Indicar qual líquido formará menisco côncavo e qual formará menisco convexo, justificando.
a) Comparar as forças de coesão e adesão de cada líquido e explicar como essas forças determinam o formato do menisco observado num tubo capilar.
b) Indicar qual líquido formará menisco côncavo e qual formará menisco convexo, justificando.
Passo 2
O que significam, de forma simples, coesão e adesão (aula rápida):
- Coesão: é a força de atração entre moléculas do próprio líquido (molécula–molécula). Quando a coesão é forte, as moléculas preferem ficar juntas.
- Adesão: é a força de atração entre as moléculas do líquido e as moléculas da superfície do sólido (molécula–superfície, aqui vidro). Quando a adesão é forte, as moléculas do líquido “preferem” grudar na parede do vidro.
Esses conceitos são essenciais porque o menisco (a superfície visível do líquido junto à parede) é a forma que a superfície livre do líquido assume para equilibrar essas forças.
Passo 3
Como a relação adesão × coesão determina o formato do menisco (intuição e critério prático):
- Se a adesão for maior que a coesão (adesão > coesão), as moléculas do líquido têm mais afinidade pela parede do que entre si: o líquido tende a “subir” e molhar as paredes. Isso gera um menisco côncavo (a superfície curva para cima junto à parede). Em termos de ângulo de contato
: isso corresponde a . - Se a coesão for maior que a adesão (coesão > adesão), as moléculas preferem ficar unidas entre si e não molhar a parede: o líquido “puxa” a superfície para baixo junto à parede, formando um menisco convexo (a superfície curva para baixo junto à parede). Em termos de ângulo de contato:
.
Observação rápida com uma fórmula conceitual (não é preciso calcular aqui): a relação entre tensões superficiais e o ângulo de contato é dada por Young:
onde
é a tensão superfície sólido–gás,
sólido–líquido e
líquido–gás. O sinal de
(positivo ou negativo) indica se
é menor ou maior que
, que coincide fisicamente com adesão maior ou menor que coesão.
Passo 4
Aplicando o critério aos números do enunciado (passo a passo, sem pular):
- Para o álcool etílico: a coesão é
e a adesão é . Como , a adesão domina. Pela regra do passo anterior, isso significa que o álcool molha o vidro e formará um menisco côncavo ( ). Intuitivamente: as moléculas do álcool “preferem” aderir ao vidro, então a superfície curva para cima junto à parede. - Para o óleo mineral: a coesão é
e a adesão é . Como , a coesão domina. Pela mesma regra, isso implica que o óleo não molha bem o vidro e formará um menisco convexo ( ). Intuitivamente: as moléculas do óleo se atraem mais entre si do que pela parede, então a superfície curva para baixo junto à parede.
Passo 5
Exemplos de comparação para fixar a ideia:
- Água no vidro: é um caso clássico de adesão maior que coesão — menisco côncavo (a água molha o vidro).
- Mercúrio no vidro: coesão muito maior que adesão — menisco convexo (mercúrio não molha o vidro).
Usar esses exemplos ajuda a lembrar o critério adesão > coesão ⇒ côncavo; coesão > adesão ⇒ convexo.
Passo 6
Resumo final e incentivo: a regra é simples e prática para a prova — compare numericamente adesão e coesão; a maior dita se o líquido molha (côncavo) ou não (convexo). Você chegou até aqui e já entendeu o raciocínio — bom trabalho, vai dar pra aplicar isso rapidinho na prova.
Resposta
a) Álcool etílico: coesão
, adesão
→ adesão maior que coesão, portanto o líquido molha a parede e formará um menisco côncavo.
Óleo mineral: coesão , adesão
→ coesão maior que adesão, portanto o líquido não molha bem a parede e formará um menisco convexo.
Óleo mineral: coesão
b) Menisco côncavo: álcool etílico.
Menisco convexo: óleo mineral.
Menisco convexo: óleo mineral.