Appunti di Fluidi - Dipartimento di Fisica

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M.T., M.T.T. Appunti di Fisica per Scienze Biologiche – Vers. 3.4 23/09/2005goccia (per esempio il mercurio). Questo diversocomportamento dipende dalle intensità relative delleforze di coesione (forze che le molecole del liquidoesercitano fra loro) e di adesione (forza che laaasuperficie solida esercita sulle molecole del liquido).Una goccia d'acqua, come si dice, tende a bagnare lasuperficie distendendosi sulla superficie, mentre unaFig. 28. Effetto della tensionesuperficiale in presenza dipareti.goccia di mercurio no. Analogamente, per un liquido contenuto in un recipiente, l'angolodi raccordo fra la superficie del liquido e il recipiente è determinato dalle forze dicoesione e da quelle di adesione. In figura 28 sono mostrati due esempi in cui, asinistra, le forze di adesione sono maggiori di quelle di coesione (il liquido “bagna” lasuperficie ovvero menisco concavo, con angolo di contatto acuto) e viceversa, a destra,sono le forze di coesione a predominare (menisco convesso, angolo di contatto ottuso).In entrambi i casi, alla superficie di separazione liquido-aria, ci sarà una diversapressione fra l'interno e l'esterno del liquido e si genererà una pressione dicontrattilità regolata dalla legge di Laplace.Acqua-vetroEsempi di a˜ 0Acqua-paraffina 110Mercurio-vetro 148Trementina-vetro 17Cherosene-vetro 2658
M.T., M.T.T. Appunti di Fisica per Scienze Biologiche – Vers. 3.4 23/09/2005Fenomeni di capillarità: quando un tubo di vetro disezione molto piccola (capillare) viene parzialmenteimmerso in un liquido, a seconda delle due situazionidescritte in precedenza (menisco concavo o convesso), siprodurrà nel capillare un innalzamento o un abbassamentodel liquido, rispetto al livello del liquido all'esterno.12hLa legge di Jurin ci permette di calcolare di quanto illiquido nel capillare si innalza (o si abbassa). ConsideriamoFig. 29. Effetto di capillarità.un tubicino immerso in un liquido e con un raggio R sufficientemente piccolo affinchéla superficie libera del liquido (menisco) sia una semisfera di raggio R , ovvero cheformi nel punto di contatto con il capillare, un angolo α = 0°. Analizziamo il caso di unliquido che “bagna” la superficie, per cui per quanto detto prima si avrà uninnalzamento h del liquido nel capillare. Per la legge di Laplace, a causa della curvaturanel punto 2 ci sarà una differenza di pressione fra l'interno della semisfera (allapressione atmosferica) e l'esterno della semisfera pari a2 τ2τ, cioè p0 − p2=RRpertanto nel punto 2 ci sarà una pressione minore rispetto a quella atmosferica pari ap2τ= p0e quindi il liquido salirà fino ad una altezza h . Poiché deve valere la leggeR2−di Stevino e anche nel punto 1 c'è la pressione atmosferica p0, dovrà essere2τp 1= p 2+ ρgh, e quindi = ρghRda cui si ricavah= 2τρgR.Si può dimostrare che per un angolo α qualsiasi la legge di Jurin diventah2τ cos α=ρgRda cui si vede per α = 90°(per esempio mercurio) si ha h < 0 (abbassamento).59
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