O fluido, como um líquido qualquer quando dentro de um recipiente, está sujeito a dois tipos comuns de forças, que podem ser divididas em força de adesão e força de coesão.
A força de adesão é aquela interação existente entre moléculas diferentes, levando como critério, principalmente, a polaridade de ambos os materiais. Ou seja, a adesão se refere à afinidade físico-química existente entre as moléculas do líquido e as moléculas do recipiente em que esse líquido está inserido.
Por exemplo, a água, que é o solvente universal e fundamental para inúmeros processos metabólicos nos organismos, é uma substância polar (havendo um compartilhamento desigual de elétrons ao longo da molécula). Dessa forma, ela interage melhor com outras substâncias polares. Essa interação molecular estabelece ligações que são indispensáveis para o fenômeno da capilaridade.
A força de coesão, no entanto, é a interação estabelecida entre moléculas semelhantes, ou seja, a atração existente entre moléculas de uma mesma substância, como as moléculas de água que interagem entre si estabelecendo ligações de hidrogênio. A coesão mantém a molécula unida e resistente aos processos de separação, como a gota de água sobre uma superfície plana, que tende a se manter unida em formato esférico.
A água, com essa grande capacidade de coesão, consegue formar uma película resistente na sua superfície. Essa película é chamada de tensão superficial e permite que insetos consigam caminhar sobre a água sem afundar, pois a força intermolecular de coesão da água é maior que a pressão exercida pelo inseto sobre o líquido.
A relação estabelecida entre a força de adesão e de coesão de uma substância e de um recipiente em que ela se encontra, como tubo de pequeno calibre (capilar), por exemplo, garante a capacidade desse líquido de se deslocar por esse tubo (subindo ou descendo). Essa relação é conhecida como a relação de coesão-tensão, ou como teoria de Dixon, e explica o fenômeno de capilaridade.
O que é o menisco em um líquido?
Outra forma de demonstrar a capilaridade é observando o menisco formado por um líquido dentro de um tubo de ensaio, por exemplo.
O menisco é a curvatura apresentada na parte superior de um líquido, em resposta à interação estabelecida com o recipiente. A relação entre a força de adesão e a força de coesão são fundamentais para formar o menisco.
Se a força de adesão for maior que a força de coesão, ou seja, se o líquido interage mais com o recipiente do que com ele mesmo, o líquido vai interagir favoravelmente com o sólido, molhando-o, ou, no caso dos capilares, se deslocando. A água é uma substância que possui essa capacidade.
Porém, se a força de coesão for maior que a força de adesão, significa que o líquido interage pouco com o recipiente e tende a se comprimir e a interagir consigo mesmo, não com o recipiente no qual está inserido. O mercúrio é um exemplo de substância com essa capacidade.
E, com base na relação entre a coesão e a adesão, o menisco pode ser classificado em:
- Côncavo: aquele formado quando a força de adesão é maior que a de coesão. Exemplo: H2O (água);
- Convexo: aquele formado quando a força de coesão é maior que a de adesão. Exemplo Mg (mercúrio);
Ação da capilaridade em um tubo com água e um tubo com mercúrio e os diferentes meniscos formados: na água, menisco côncavo, e no mercúrio, menisco convexo A capilaridade também sofre influência de outros fatores, como a temperatura da substância, que interfere na viscosidade do líquido (quanto mais quente, menos viscoso é o líquido), diâmetro do tubo (quanto mais fino o capilar, mais facilmente as moléculas do líquido se interagem com o material do tubo) e o tipo do líquido e do tubo.
