Las superficies tienen una energía asociada a ellas. Cualquier material, sólido o líquido, quiere unirse a sí mismo, no a otra cosa, por eso se adhiere a un sólido o líquido en primer lugar. Cualquier superficie o interfaz interrumpe esta unión, por lo que hay una penalización de energía. Esta es la razón por la cual los líquidos en la bola de gravedad cero se convierten en gotas esféricas, por ejemplo: la esfera es la forma con el área de superficie más baja para un volumen determinado.
Podemos hablar de una energía superficial , con dimensiones de energía por unidad de área. Esta es la cantidad de energía adicional que tenemos que poner para crear una nueva superficie, por ejemplo, rompiendo un sólido.
Sin embargo, la energía es igual a la fuerza por la distancia. En otras palabras, una energía por unidad de área es idéntica a una fuerza por unidad de longitud. Es por eso que a veces hablamos de tensión superficial , con dimensiones de fuerza por unidad de longitud, que es la cantidad de fuerza requerida para extender una superficie.
Cuando una gota de líquido se asienta sobre una superficie sólida, en realidad hay tres interfaces involucradas: sólido-líquido, sólido-gas y líquido-gas. En el borde de la caída, donde las tres fases se tocan, el equilibrio de las tensiones de la superficie se ve así:
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La forma de la gota está gobernada por estas fuerzas, que deben equilibrarse entre sí cuando están en equilibrio. En un centavo, el ángulo de contacto de equilibrio es alto (más de 90 °) porque la tensión superficial entre el cobre y el agua es grande. Las gotas de agua en la ‘burbuja’ que preguntas sobre:
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Cuando se agrega más agua, la gota se extiende hasta que alcanza el borde de la moneda. Ahora, si la caída se propaga más, tiene que fluir hacia los lados del centavo, aumentando su área de contacto con el cobre. En su lugar, se acumula hacia arriba, todo impulsado por ese equilibrio de fuerzas superficiales.
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Pruébalo, ¡es un gran experimento!