( Parte da capa do "Diálogo sobre os Sistemas do Mundo", de Galileu Galilei, 1632. ) SEARA DA CIÊNCIA

A Tensão Superficial
Para saber sobre a tensão superficial sem apelar para a matemática.

As moléculas de um líquido interagem entre si de várias maneiras. Uma delas é a atração ou repulsão elétrica, se estiverem carregadas ou se suas cargas positivas e negativas não estiverem igualmente distribuídas no espaço. Além disso, sofrem a ação da gravidade e da agitação térmica. No cômputo geral, se o líquido estiver em um recipiente, como um copo, por exemplo, as forças de atração preponderam e impedem que as moléculas se espalhem pelo espaço. O líquido ocupa um volume determinado, formando uma superfície bem definida entre ele e o ar circundante. Surge daí uma diferença clara entre as moléculas da superfície e as que ficam internas no líquido. As que ficam dentro interagem com as demais em todas as direções. Em média, portanto, essas interações (ou forças) se anulam mutuamente. Já as que ficam na superfície só podem interagir com as que estão do lado de dentro. Do lado de fora só existe o ar e as moléculas do ar estão tão separadas uma das outras que seu efeito imediato sobre a superfície líquida pode ser desprezado.

O resultado é que a película que fica na superfície sofre uma atração para dentro do próprio líquido. Essa tendência é contrabalançada pela resistência das moléculas de dentro que só podem ceder espaço até certo ponto. Quando o equilíbrio é alcançado a tendência das moléculas superficiais de penetrarem no líquido é equilibrada pela resistência das demais que estão no interior.

Se o líquido for a água dentro de um copo, forma-se uma superfície mais ou menos plana e ligeiramente encurvada para cima nas paredes internas do copo. Se o recipiente for um tubo estreito, a superfície da água assume uma forma côncava, o menisco, como se diz. E se a água estiver em queda livre? Ou, o que é a mesma coisa, se estiver solta dentro de um ônibus espacial em órbita?

Nesse caso, as moléculas da superfície se arranjam de modo a formar a menor área possível para o volume que ocupam. Pode ser demonstrado que essa configuração corresponde à situação de menor energia. Os sistemas físicos gostam de se acomodar em situações de energia mínima. Acontece que, para um dado volume, a forma espacial que tem a menor área é a esfera. As moléculas de água em queda livre se ajuntam de modo a formar gotas esféricas. Isso também explica porque as bolhas dentro de um líquido são esféricas.

Esse fenômeno é descrito como sendo devido à tensão superficial. Observe que a tensão superficial não é nenhuma força ou interação nova, com o mesmo status do peso ou da força elétrica. É apenas um tipo de equilíbrio entre essas forças que já existem no líquido moldando a forma da superfície desse líquido.

Qual a razão desse termo tensão superficial? É fácil admitir que a película de couro de um tambor está tensa. Se fizermos um furo no couro do tambor com uma agulha ele se rasga todo por causa da tensão. Coisa semelhante ocorre na superfície do líquido. Nela se forma uma espécie de pele que é uma camada estreita e tensa, embora a tensão não seja tão grande quanto no tambor. A intensidade dessa tensão depende de que líquido estamos tratando, se ele é puro e da temperatura em que está. Alguns aditivos modificam fortemente a tensão superficial de um líquido. O exemplo mais comum é o dos detergentes que diminuem muito a tensão superficial da água em que são dissolvidos. Com isso, diminui a tendência de formar gotas fazendo com que as moléculas da água tenham maior contato com as fibras dos tecidos. Dessa forma, a sujeira do tecido é mais facilmente deslocada pela água e dissolvida em forma de emulsão.


Para aprender mais sobre a tensão superficial em uma gota esférica, usando um pouco de matemática.

Como se mede a tensão superficial.

Qual é a espessura de uma bolha de sabão?

Uma experiência curiosa com a tensão superficial..