Capilaridade
Capilaridade ou ação capilar é a propriedade física que os fluidos têm de subir ou descer em tubos extremamente finos. Essa ação pode fazer com que líquidos fluam mesmo contra a força da gravidade ou à indução de um campo magnético. Se um tubo que está em contato com esse líquido for fino o suficiente, a combinação de tensão superficial, causada pela coesão entre as moléculas do líquido, com a adesão do líquido à superfície desse material, pode fazê-lo subir por ele. Esta capacidade de subir ou descer resulta da capacidade de o líquido "molhar" ou não a superfície do tubo.
Imagem: MesserWoland de las modificaciones Lorito987 · BY-SA · Openverse
A palavra capilar, não sendo o termo médico que se refere aos vasos capilares, significa tubo estreito. A palavra capilar vem do latim capillaris, que significa "do cabelo", visto que capillus é cabelo e que caput é cabeça.
Imagem: Cromo Lab · BY-NC-ND · Openverse
Quando um líquido entra em contacto com uma superfície sólida, este vai ser sujeito a dois tipos de forças que actuam em sentidos contrários: a força de adesão, e a força de coesão. A força de adesão é a atração entre moléculas diferentes, ou seja, a afinidade das moléculas do líquido com as moléculas do tubo sólido. Atua no sentido de o líquido molhar o sólido. A força de coesão é a atração intermolecular entre moléculas semelhantes, ou seja, a afinidade entre as moléculas do líquido. Atua no sentido de manter o líquido em sua forma original. Se a força de adesão for superior à de coesão, o líquido vai interagir favoravelmente com o sólido, molhando-o, e formando um menisco. Se a superfície sólida for um tubo de raio pequeno, como um capilar de vidro, a afinidade com o sólido é tão grande que líquido sobe pelo capilar. No caso do mercúrio, acontece o contrário, pois este não tem afinidade com o vidro (a força de coesão é maior).
Imagem: GuilleDes · BY-NC-ND · Openverse
A ascensão de um líquido em um tubo capilar pode ser calculada pela Lei de Jurin. Essa lei estabelece que a altura h que o líquido sobe no tubo é dada por: h = 2 γ cos θ ρ g r {\displaystyle h={\frac {2\gamma \cos \theta }{\rho gr}}} onde γ é a tensão superficial do líquido, θ é o ângulo de contato que o líquido faz com as paredes do tubo, ρ é a densidade do líquido, g é a aceleração da gravidade e r é o raio do tubo capilar. Segundo essa lei, um líquido só pode apresentar ascensão capilar quando θ é menor que 90°, sendo máxima quando o este ângulo é igual a zero. Em contrapartida, quando θ é maior que 90°, como no caso do mercúrio em um capilar de vidro, resulta uma ascensão capilar negativa, isto é, uma descensão capilar. A Lei de Jurin pode ser justificada por meio da Lei de Young-Laplace e da pressão gerada por uma coluna líquida a uma profundidade h. Segundo a lei de Young-Laplace, a diferença de pressão entre as duas faces de uma superfície esférica com raio de curvatura R é dada por Δ P = 2 γ / R {\displaystyle \Delta P=2\gamma /R} . No caso de um menisco esférico em um capilar de raio r, considerações geométricas permitem deduzir que r = R cos θ {\displaystyle r=R\cos \theta } e concluir que Δ P = 2 γ / ( r / cos θ ) = 2 γ cos θ / r {\displaystyle \Delta P=2\gamma /(r/\cos \theta )=2\gamma \cos \theta /r} . Por outro lado, uma coluna líquida de altura h apresenta entre suas extremidades uma diferença de pressão de Δ P = ρ g h {\displaystyle \Delta P=\rho gh} . Igualando os dois ΔP e isolando h, obtém-se a equação da Lei de Jurin.
