Capillarità
Tutti conoscono, o dovrebbero conoscere, il
principio dei vasi comunicanti,
quello in base a cui un liquido, in diversi tubi connessi tra loro raggiunge lo stesso
livello. Questo principio però non è sempre valido, se colleghiamo insieme diversi tubi
verticali di vetro, di diametro via via più piccolo, vediamo che l'acqua sale nel tubo
tanto più quanto più il diametro diminuisce, questo è dovuto al fenomeno della capillarità.
Per
effettuare una dimostrazione di questo fenomeno useremo, invece che una serie di tubetti
di vetro di diametro decrescente difficili da trovare, due comuni vetrini da microscopio
bel puliti (è importante che non vi siano tracce di grasso), un pezzetto di stuzzicadenti
e un elastico o una pinzetta. la disposizione è quella che potete vedere nella foto a
sinistra: nella parte in cui il pezzetto di stuzzicadenti è inserito tra i due vetrini
questi sono distanziati di circa 1 mm, questa distanza diminuisce man mano che ci si
avvicina all'estremità opposta sino a divenire quasi uguale a zero dove la pinzetta tiene
uniti i due vetrini.
Una volta preparati i due vetrini prendiamo un recipiente (nel nostro caso il
coperchio di una capsula di Petri) e versiamo uno strato di un paio di millimetri di acqua
colorata con del blu di metilene (o altro colorante se non c'è blu di metilene
disponibile).
Nella foto a sinistra si può vedere il risultato: il liquido tra i
vetrini sale tanto più quanto più questi sono vicini.
Cosa succede: tra l'acqua ed il vetro
vi sono delle forze di attrazione che normalmente non sono sufficienti a vincere la forza
di gravità, quanto più lo spazio tra le pareti di vetro diminuisce tanto più diminuisce
il volume del liquido e quindi il suo peso, però per la famosa legge del quadrato e del
cubo (all'aumentare o al diminuire delle dimensioni di un oggetto la superficie aumenta o
diminuisce secondo il quadrato, mentre il volume aumenta o diminuisce secondo il cubo. In
parole povere se dimezziamo le dimensioni di un oggetto la sua superficie si riduce ad un
quarto mentre il volume si riduce ad un ottavo) la forza di attrazione tra l'acqua ed il
vetro diminuisce molto meno di quanto faccia il peso, la forza di attrazione tra vetro e
acqua supererà la forza di gravità.
La capillarità riveste una notevole importanza in biologia, è ad esempio una delle forze che operano per la salita dell'acqua dalle radici delle piante. Da osservare che il fenomeno non si verifica se invece di impiegare due lastrine di vetro impieghiamo due lamine di plastica trasparente, questo perché tra l'acqua e la superficie della plastica non vi sono forze di attrazione. Se invece che usare acqua usassimo del mercurio assisteremmo ad un fenomeno inverso: il livello del mercurio sarebbe tanto più basso quanto più i due vetri sono vicini, questo perché tra il vetro ed il mercurio esiste una repulsione.