Explique o processo de capilaridade d’água nos vazios do solo ( 0,5 \mathrm{pt}.).

Passo 1

O enunciado pede que expliquemos como a água se desloca por capilaridade nos vazios do solo. O conteúdo envolve física dos solos, em especial o fenômeno da capilaridade, que resulta da combinação de forças de coesão, adesão e tensão superficial. Para resolver, vamos (1) revisar esses conceitos físicos e (2) aplicar a lei de Jurin aos poros do solo.

Passo 2

A capilaridade surge porque as moléculas de água se atraem entre si (cohesão) e também se atraem pelas superfícies sólidas do solo (adesão). Quando um poro tem um diâmetro suficientemente pequeno, forma-se um menisco côncavo na interface água-ar. A curvatura do menisco gera uma diferença de pressão entre o interior do líquido e o ar acima, chamada pressão capilar. A altura máxima de ascensão h num tubo capilar ótimo é dada pela lei de Jurin:
h = \frac{2\,\gamma\,\cos\theta}{\rho\,g\,r}
onde
\gamma é a tensão superficial da água,
\theta é o ângulo de contato entre a água e a parede do poro,
\rho é a densidade da água,
g é a aceleração da gravidade,
e r é o raio efetivo do poro.

Passo 3

No solo, em vez de um único tubo, existe uma rede de poros de diversos tamanhos. Os poros mais finos (menor r) elevam a água a alturas maiores, enquanto os poros mais largos suportam apenas pequenas elevações. Assim, a água migra para cima nos vazios do solo até que o incremento de energia potencial gravitacional iguale a diminuição de energia livre causada pela tensão superficial. O resultado é um perfil de umidade que decresce com a profundidade, mantendo o solo acima do nível freático parcialmente úmido por ação capilar.

Resposta

A água sobe pelos poros do solo graças à capilaridade: a tensão superficial da água, aliada à adesão às partículas sólidas, forma meniscos côncavos que criam pressões negativas capazes de vencer a gravidade. A altura de ascensão é inversamente proporcional ao raio dos poros, de acordo com
h = \frac{2\,\gamma\,\cos\theta}{\rho\,g\,r},
logo, solos mais finos retêm e transportam água por capilaridade a maiores alturas que solos de poros mais largos.

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