Forze di coesione e forze di adesione

Le forze di coesione e le forze di adesione in un liquido sono rispettivamente le forze esercitate tra le molecole di un liquido, tali da mantenerlo coeso, e le forze con cui un liquido tende ad aderire ad una superficie solida.

 

Dopo aver spiegato cos'è la tensione superficiale di un liquido, e dopo aver studiato nel dettaglio gocce e bolle, passiamo a presentare le forze di adesione e di coesione, le quali si generano dalle interazioni tra le molecole dei liquidi e le superfici di contatto. In questa lezione ne forniremo le definizioni e cercheremo di spiegare in termini elementari in cosa consistono.

 

Con queste premesse vedremo che lo studio delle forze di coesione e di adesione permette di analizzare il comportamento e la forma che i liquidi assumono quando si trovano a contatto con la superficie di un solido.

 
 
 

Cosa sono le forze di coesione e le forze di adesione

 

Le forze di coesione e di adesione sono forze caratteristiche dei liquidi che vengono esercitate a livello molecolare. Le prime riguardano l'interazione tra le molecole che costituiscono un dato liquido, mentre le seconde si manifestano quando un liquido viene posto a contatto con la superficie di un solido. In particolare:

 

- le forze di coesione sono forze di tipo attrattivo che si esercitano tra le molecole del liquido tenendole vicine, o per meglio dire coese;

 

- le forze di adesione sono anch'esse di tipo attrattivo, ma si esercitano tra le molecole del liquido e quelle di una superficie a contatto con il liquido, facendolo aderire ad essa.

 

 

Forze di coesione e di adesione

Differenza tra forze di coesione e forze di adesione.

 

 

Le forze di coesione tengono legate le molecole del liquido ma non sono così forti da mantenerle in posizioni fisse, come invece avviene nei solidi. Per questo motivo i liquidi, pur avendo un proprio volume, non riescono a mantenere una forma specifica e assumono quella del recipiente che li contiene. Le forze di coesione sono anche quelle che è necessario vincere per separare un liquido in diverse parti.

 

Le forze di adesione al contrario dipendono dal liquido e dal solido con cui entrano in contatto e quindi possono variare in intensità a seconda del tipo di liquido e del materiale che si considerano.

 

Interazione tra le forze di coesione e le forze di adesione

 

A seconda del rapporto tra le forze di coesione e di adesione un liquido a contatto con una superficie solida può manifestare comportamenti diversi.

 

Il primo caso che analizziamo riguarda le gocce. Provate a far cadere una goccia d'acqua su una superficie metallica molto liscia e levigata: vedrete che la goccia mantiene la propria forma sferica cedendo poco sotto il proprio peso. Ora fate lo stesso su una lastra di vetro: la gocciolina si espande distendendosi sulla superficie e creando una sottile pellicola.

 

Una goccia poggiata su una superficie solida può assumere diverse forme, come quelle rappresentate nella seguente immagine.

 

 

Relazione tra forze di coesione e forze di adesione

Diversi comportamenti di una goccia in relazione alle forze di adesione e di coesione.

 

 

L'angolo \alpha che si forma tra la superficie e la tangente alla goccia nel punto di contatto con la superficie viene detto angolo di contatto, o anche angolo di bagnabilità.

 

Nel primo caso (angolo acuto, \alpha<90^o), le forze di adesione prevalgono sulle forze di coesione: una molecola in prossimità della superficie si sente più attratta da quest’ultima che dalle molecole del liquido. In questo caso si dice che il liquido bagna la superficie, come nel caso dell'acqua sul vetro.

 

Nel secondo caso (angolo ottuso, \alpha>90^o) le forze di coesione prevalgono sulle forze di adesione e la goccia tende a mantenere la propria forma sferica; in quest'ultimo caso si dice che il liquido non bagna la superficie (acqua sul metallo).

 

Nell'eventualità per cui risulti \alpha=90^o la coesione del liquido bilancia perfettamente l'adesione alla superficie.

 

Lo stesso fenomeno si osserva guardando un liquido a contatto con le pareti del suo contenitore. In prossimità della superficie il liquido curva formando una sorta di menisco, e anche qui possiamo avere due differenti situazioni.

 

 

Contatto tra liquidi e contenitore e adesione-coesione

Diversi comportamenti di un liquido rispetto alla superficie del contenitore e relazione tra coesione e adesione.

 

 

Nel primo caso prevalgono le forze di adesione e il liquido bagna la parete; nel secondo sono le forze di coesione a prevalere, per cui il liquido non bagna la parete. L'angolo di contatto è sempre quello che si forma tra la parete e la tangente al liquido nel punto di contatto con la parete stessa.

 

 


 

La lezione successiva è l'ultima del gruppo di Idrostatica e Fluidodinamica e riguarda la capillarità, vi aspettiamo lì. ;)

 

 

Buon proseguimento su YouMath,

Alessandro Catania (Alex)

 

Lezione precedente..........Lezione successiva


Tags: significato di forza di adesione e di forza di coesione - relazione tra le forze di adesione e le forze di coesione e comportamento dei liquidi.