Si vertiera 1 litro de agua en una superficie perfectamente plana, ¿a qué distancia se extendería y cuán profunda sería?

Answer 1

Las moléculas de agua tienen una enorme cantidad de fuerzas intermoleculares. Como resultado, el agua no se esparce mucho. Puede hacer este experimento fácilmente en un piso de baldosas duras: un litro de agua se dispersará en un charco de aproximadamente un metro de diámetro. Este charco es de forma aproximadamente cilíndrica y con un radio de 5 decímetros (aquí utilizamos decímetros porque un litro es un decímetro cúbico). La altura de un cilindro de volumen conocido viene dada por:

[math] h = \ frac {V} {\ pi r ^ 2} [/ math]

Al insertar nuestros números, obtenemos aproximadamente 0.0127 dm, o aproximadamente 1.3 mm.

Obviamente estoy simplificando un poco, y el charco depende de la superficie del piso, la temperatura y cualquier impureza en el agua. Pero el grosor del charco será medible en milímetros y el tamaño se medirá en centímetros. Pero eso no es divertido. ¿Qué tan grande sería el charco si lo extendiéramos hasta el espesor de una sola molécula?

Supongamos de nuevo que el agua forma un cilindro. La altura de ese cilindro es ahora el espesor de una molécula de agua, que está alrededor de 2.75E-9 dm. Sin embargo, el volumen de ese cilindro sigue siendo 1L. Al reorganizar la ecuación anterior, obtenemos:

[math] r = \ sqrt {\ frac {V} {h \ pi}} [/ math]

Alrededor de 10.800 dm, o 1.080 metros. Este es un gran charco, aproximadamente el doble del tamaño de:

Meteor Crater – Wikipedia

Por supuesto, ¡son órdenes de magnitud más delgadas que un cabello humano!

Por cierto, es totalmente imposible hacer esto con agua, no hay forma de superar la tensión superficial. Pero el aceite tiene una tensión superficial muy baja, por lo que es posible realizar una versión de este experimento tomando una pequeña cantidad de aceite y vertiéndola en la superficie de un estanque muy tranquilo. Vi este video cuando era niño y se ha quedado conmigo:

El aceite no tiene un grosor de 1 molécula, pero se acerca razonablemente, y puedes ver en este video que la cucharada de aceite es muy grande.

Answer 2

Depende de la hidrofobicidad de la superficie.

Imaginemos 2 casos extremos: Primero, la superficie está hecha de algodón. Bueno, entonces el agua se extiende tan lejos como puede y tiene una profundidad de 0. En segundo lugar, la superficie es súper hidrofóbica, entonces el litro de agua esencialmente se enroscará en una bola sobre la superficie, o más bien, probablemente se romperá En muchas bolitas.

Entonces, para determinar “hasta dónde se extenderá” y “cuán grueso será”, necesitamos saber qué tan hidrofóbico es. Estos dos valores están relacionados. La superficie cubierta (SA) y la altura (H) estarán relacionadas con el volumen (V):

V = SA * H

Con H es proporcional a la hidrofobicidad de la superficie.

Answer 3

Sospecho que el tamaño del charco de agua depende de MUCHAS cosas, como la intensidad del campo gravitatorio (que varía según la ubicación en la Tierra), la tensión superficial de las moléculas de agua (que varía según la temperatura) y la atracción molecular del agua moléculas a la superficie plana (que depende del tipo de material de superficie que se utiliza, por ejemplo, granito, acero, aluminio, etc.), y así sucesivamente.

Answer 4

La respuesta a esto depende de la tensión interfacial entre el agua y la superficie. (Ver ángulo de contacto – Wikipedia)

En lugar de preguntar por internet, debes hacer el experimento.

Obtenga una lámina de vidrio y un nivel de burbuja y ajústelo lo más nivelado posible. (Esto debería ser lo suficientemente bueno). Si tiene una mesa de billar / snooker / billar, probablemente ya sea plana. Sin embargo, lo cubriría con una lámina de plástico y pondría la lámina de vidrio.

Use una cantidad pequeña, digamos 10 ml, luego aumente por etapas hasta que pueda predecir aproximadamente si el área será más pequeña que su lámina de vidrio. (Para evitar el desorden!)

Puedes probar diferentes sustancias para la superficie.

¡Cada éxito con ser un científico experimental!

Answer 5

¿No te refieres a una superficie perfectamente plana y nivelada? [Una superficie plana se puede inclinar hacia la horizontal.]