Tensione superficiale

Tensione superficiale In fisica, la forza che agisce sulle molecole della superficie libera di un liquido, conferendo a tale superficie proprietà simili a quelle di una pellicola elastica. La natura della tensione superficiale è la stessa delle forze attrattive che agiscono tra le molecole interne del liquido: si tratta di forze di coesione, di natura elettrostatica. Tuttavia, mentre ogni molecola interna, completamente circondata da liquido, è attratta in ugual misura in tutte le direzioni dalle molecole vicine, ciascuna delle molecole superficiali risente solo dell’attrazione esercitata dalle molecole sottostanti; ne risulta una forza di richiamo, che tende ad attirare le particelle superficiali verso l’interno del liquido.

Operativamente, la tensione superficiale si misura con uno strumento chiamato tensiometro, che valuta l’intensità della forza necessaria a rompere la superficie del liquido, quando si solleva un filo o un anello sottile appoggiato su di essa. Si misura quindi come una forza per unità di lunghezza, in newton/metro.

La forza di tensione superficiale diminuisce al crescere della temperatura: nei liquidi più caldi, infatti, è indebolita dal moto di agitazione termica delle molecole.

Una goccia d'acqua che cade da un rubinetto assume una forma sferica proprio a causa della forza di tensione superficiale: le molecole interne della goccia, infatti, attraggono quelle più esterne in modo da disporle sulla superficie di area minima, vale a dire su una sfera. Una goccia di mercurio assume una forma sferica anche quando è posta su un piano d'appoggio, perché le sue forze di tensione sono più intense della forza di gravità: ciò non vale per l'acqua, che è caratterizzata da una tensione superficiale molto più debole di quella del mercurio.

È grazie alle forze di tensione superficiale, inoltre, che la superficie libera dell'acqua può sostenere la punta di un ago o il peso di insetti leggeri come le effimere o i gerridi, che possono tranquillamente pattinare sulla superficie degli stagni.

La tensione superficiale è inoltre responsabile dei fenomeni di capillarità; ad esempio, dell’effetto per cui un liquido tende a risalire le pareti di un condotto sottile, se le sue forze di coesione (la sua tensione superficiale) superano quelle di adesione alle pareti del recipiente.