La goccia che fa traboccare il vaso

Un vaso pieno fino all'orlo, quanta acqua può ancora contenere, prima di arrivare alla fatidica "goccia che fa traboccare il vaso"? Vedremo come, grazie alla tensione superficiale dell'acqua, questa quantità è molto più grande di quanto potremmo immaginare.

Durata: 30 minuti

Scopo:

Dimostrare come la tensione superficiale è in grado di tenere insieme uno strato di acqua anche oltre al bordo di un contenitore.

Teoria:

Le molecole di acqua allo stato liquido formano e rompono in continuazione legami deboli (interazioni dipolo-dipolo e legami a idrogeno) con le molecole vicine: questi legami fanno sì che le molecole tendano a rimanere unite tra loro, piuttosto che distendersi lungo una superficie. Questo fa sì che, se si riempie un contenitore oltre l'orlo, per riuscire a vincere la tensione superficiale e far sì che le molecole d'acqua si stacchino le une dalle altre e si rovescino fuori dal contenitore, è necessario che si accumuli un certo spessore di acqua oltre il bordo del recipiente (e quindi una certa pressione e una certa forza che spinge le molecole d'acqua oltre il bordo).

Materiale:

• Acqua

Strumenti:

• Piastra Petri, o un qualche altro contenitore con un bordo orizzontale.
• Pipetta graduata

Procedimento:

1. Riempire di acqua il contenitore fino ad arrivare esattamente all'orlo, cioè fino a che l'acqua non forma una superficie orizzontale alla stessa altezza del bordo del contenitore.
2. Aggiungere acqua goccia a goccia con la pipetta graduata, annotando il volume sgocciolato, fino a che l'acqua non trabocca.
3. Misurando la superficie del contenitore, calcolare l'altezza massima raggiunta dal pelo dell'acqua rispetto al bordo del contenitore.

Risultato:

A seconda della cautela con cui viene aggiunta l'acqua, si può arrivare ad un'altezza del livello dell'acqua rispetto al bordo del contenitore anche di 4 o 5 mm (che per una piastra Petri da 9 cm di diametro significa circa 30 mL di acqua).