Prove e provette 3: la capillarità.

In prima B abbiamo di nuovo giocato con l'acqua.
Stavolta l'abbiamo vista arrampicarsi sui vetri!
E l'abbiamo pure filmata.

MATERIALE OCCORRENTE

• Due vetrini portaoggetto;
• Una spatola (serve solo per mescolare l'acqua e il colorante);
• Una piastra di Petri (ma va bene anche un piattino o un qualunque contenitore basso);
• Colorante per alimenti;
• Un bicchiere;
• Un po' di acqua.

PROCEDIMENTO

1. Unire l'acqua e il colorante. Mescolare bene, in modo che l'acqua abbia un colore uniforme.
2. Versare l'acqua nella piastra di Petri.
3. Disporre i due vetrini a V. D'accordo, questa frase è un po' sibillina (ma confido che nel video la questione si chiarisca qjuanto basta). Per dirla tutta, avremmo fatto meglio a rendere il tutto più stabile: bastava inserire un piccolo spessore - magari uno stuzzicadenti - tra i due vetrini e stringerli da un lato con una molletta.
4. Immergere il lato corto dei vetrini nell'acqua.

OSSERVAZIONI

L'acqua tende a salire, come se si arrampicasse sul vetro. Più si riduce la distanza tra i due vetrini, più l'acqua sale.

CONCLUSIONI

Tra le molecole d'acqua ci sono delle forze di attrazione, dette di coesione. Sono quelle che causano, ad esempio, la tensione superficiale dell'acqua. 

Ma anche tra acqua e vetro ci sono delle forze di attrazione. In questo caso si usa chiamarle forze di adesione.

Se si guarda da vicino un bicchiere d'acqua (meglio ancora in una provetta, se l'avete a disposizione) è facile vedere che la superficie dell'acqua forma una conca. Il nome che si dà a questa conca è: menisco.

Nel caso dell'acqua il menisco è concavo, come si vede nella foto. Le forze di adesione acqua-vetro sono superiori alle forze di coesione tra le molecole di acqua, perciò dove il liquido è a contatto con il vetro, tende a salire verso l'alto. L'acqua bagna il vetro, come si usa dire.

Se si cambia il liquido (ad esempio olio invece dell'acqua) oppure se si cambia il materiale del contenitore (magari plastica anziché vetro), la forma del menisco può cambiare fino anche a diventare convessa. L'esempio classico è quello del mercurio in un tubicino di vetro: le forze di coesione superano quelle di adesione e le molecole del liquido tendono a "scappare via" dal vetro. Il mercurio non bagna il vetro.

Torniamo al nostro caso: quando la distanza tra i due vetrini è maggiore, il numero di molecole d'acqua a contatto con il vetro è relativamente piccolo. Via via che la distanza tra i vetrini diminuisce, aumenta il numero di molecole d'acqua che toccano il vetro. Per questo le forze di adesione prevalgono sempre di più sulle forze di coesione. E l'altezza della colonna d'acqua aumenta.

Ecco, questo comportamento dell'acqua che "si arrampica" è molto più importante e diffuso di quanto possa sembrare. Si chiama capillarità.
A scuola o nei laboratori, per mostrare la capillarità in azione il più delle volte si usano dei tubicini di vetro molto sottili, i capillari. Basta infilarne un'estremità in un bicchiere d'acqua e si vede il liquido salire nel capillare.
Ma l'acqua si arrampica praticamente ovunque trovi degli spazi abbastanza stretti: tra i granelli di una zolletta di zucchero, nella trama di un tessuto, nelle porosità della carta assorbente. Oppure nei vasi conduttori delle piante, quei tubicini che dalle radici portano la linfa su su fino alla cima degli alberi. La linfa - che in fondo è acqua con qualche sale disciolto - viene raccolta dal terreno e portata a tutte le foglie, senza l'intervento di muscoli, pompe, motori o altro.

Basta dedicare qualche secondo a considerare come le piante usino quell'acqua per fare la fotosintesi, cioè per produrre nuova materia organica e ossigeno, cioè quello che noi usiamo per mangiare e per respirare. Basta questo per intuire come la capillarità non sia roba da poco, in fin dei conti.