Tensione superficiale: differenze tra le versioni
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[[File:Wasserläufer_bei_der_Paarung_crop.jpg|thumb|Alcuni insetti, come quello nella foto, l'idrometra, sfruttano la tensione superficiale per "camminare" sull'acqua]]In [[fisica]] la '''tensione superficiale''' di un fluido è la [[Tensione (meccanica)|tensione meccanica]] di coesione delle particelle sulla sua superficie esterna. Essa corrisponde microscopicamente alla densità superficiale di [[energia di legame]] sull'[[interfaccia (chimica)|interfaccia]] tra un [[corpo continuo]] e un materiale di un'altra natura, ad esempio un [[solido]], un [[liquido]] o un [[gas]]: non è quindi assimilabile [[analisi dimensionale|dimensionalmente]] ad uno [[tensore degli sforzi|sforzo interno]] e per questo nel [[Sistema internazionale]] si misura in [[Newton (unità di misura)|newton]] su [[metro]] (N/m).
Dal punto di vista ''termodinamico'' può essere definita come il lavoro necessario per aumentare la superficie del continuo di una quantità unitaria.<ref>{{en}} [http://goldbook.iupac.org/S06192.html IUPAC Gold Book, "surface tension"]</ref> Il [[paracoro]] è una grandezza che esprime il [[volume molare]] dei liquidi corretto considerando l'effetto della tensione superficiale.
== Definizione meccanica ==
A livello microscopico i liquidi sono composti di molecole tra cui si esplicano forze, principalmente di ordine elettrica, che dipendono fortemente dalla distanza intermolecolare <math>r</math>: quando quest'ultima è inferiore di un certo valore caratteristico (<math>r_0</math>) del tipo di sostanza, la forza tra due molecole diventa repulsiva. In generale, però, le molecole all'interno di un liquido si attraggono, in quanto la situazione normale prevede <math>r > r_0</math>, e la disposizione geometrica risponde ad un alto tasso di simmetria: questo porta al verificarsi dell'annullamento - in media - delle forze agenti sulla specifica molecola; per quanto riguarda, invece, le molecole sulla superficie libera, la simmetria non sussiste ed esse risentono do una forza diretta verso l'interno del liquido. Questo risultato indica che l'aumento della superficie libera non può avvenire spontaneamente: per un aumento <math>dS</math> di superficie bisogna perciò compiere un lavoro <math>dW</math>, definito come <math>dW = \gamma d S</math>. In quest'ultima espressione, <math>\gamma</math> indica la tensione superficiale e dipende dal tipo di liquido, dal gas che si trova al di sopra della superficie libera, dal solido o liquido con cui la sostanza in esame è a contatto e dalla temperatura <math>\biggl(\gamma\propto \frac{1}{T}\biggr)</math>.
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Quando liquido e solido vengono in contatto, quindi, a causa delle interazioni tra le differenti [[Fase (chimica)|fasi]] viene a stabilirsi una tensione interfacciale definita come l'energia addizionale per unità di area dovuta alla formazione di un'interfaccia (supponendo anche la presenza di un gas) solido/liquido e solido/gas.
Il profilo di una porzione di liquido posta su una superficie solida formerà con essa un angolo <math>\theta</math> (vedere figure) che sarà maggiore o minore dell'[[angolo retto]] a seconda che in <math>P</math> prevalga in modulo il risultante delle forze di coesione, <math>F_c</math>, (normale alla tangente al profilo del liquido in <math>P</math> e rivolto verso l'interno), oppure il risultante delle forze di adesione, <math>F_a</math>, (normale alla superficie solida rivolto verso di essa).
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:<math>\gamma_{SL}=\gamma_S+\gamma_{LG}-2\phi\cdot\sqrt{\gamma_S\cdot\gamma_{LG}},</math>
con
:[[File:2006-01-15 coin on water.jpg|thumb|La tensione superficiale impedisce alla moneta di affondare]]<math>\phi=\frac{4\sqrt[3]{V_S\cdot V_L}}{(\sqrt[3]{V_S}+\sqrt[3]{V_L})^2}</math>
e <math>V_S</math> e <math>V_L</math> volumi molari di solido e liquido.
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* totale assenza di bagnabilità.
[[File:Tensione_superficiale1.svg|right]]In conclusione, la bagnabilità, favorita da basse energie interfacciali, elevate energie superficiali <math>\gamma_S</math> e modeste tensioni superficiali, a parità di liquido bagnante (<math>\gamma_{LG}</math>) e di tipo di materiale solido, risulta fortemente influenzata dallo stato di levigatezza e dalla presenza di impurità sulla superficie del materiale stesso: ciò è osservabile sperimentalmente anche sotto forma di [[menisco (fisica)|menisco]].
===Alcuni valori===
Considerando liquidi a contatto con l'aria con una temperatura 20 °C, la tensione superficiale sarà:[[File:Tensione_superficiale2.svg|right]]
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