Los días de lluvia y los jeans mojados

¿Quién no adora sus jeans? Aunque muchas veces pensamos que no es una tela tropicalizada y por mas de una razón, en los días de calor son demasiado calientes, si hace frío se ponen friísimos, pero lo peor… cuando llueve inevitablemente terminan empapados hasta las rodillas, ¿Por qué? ¡Nunca nos metimos en un charco tan hondo!

Analicemos que está pasando:

En la publicación anterior Marcela analizó la tensión superficial, una propiedad de los líquidos, que entre otras cosas hace que se formen las gotitas de agua, otra consecuencia de la tensión superficial es la capilaridad que tiene este nombre porque es notoria en un tubo capilar que es un tubo muy delgado.

En resumen la tensión superficial se puede entender como la fuerza de atracción que sienten entre sí las moléculas de la superficie de un líquido. Cuando el líquido se encuentra contenido se debe tomar en cuenta que, además, sus moléculas interactúan con las del recipiente. Esta interacción entre las moléculas de la superficie del líquido y las paredes del recipiente que lo contiene es la capilaridad.

El líquido subirá por las paredes de un tubo capilar si las fuerzas de atracción entre sus moléculas son menores que las que hay entre el líquido y material que forma el tubo. Se dice que el líquido “moja” el material y que se tiene un menisco cóncavo. Un ejemplo es agua en un tubo de vidrio. El líquido subirá hasta que su propio peso se equilibre con las fuerzas intermoleculares, así, entre más estrecho sea el tubo más alto llegará.

Si por el contrario las fuerzas intermoleculares del líquido son mayores que las de este con el material del tubo capilar bajará su nivel en el tubo. Se dice que el menisco es convexo. Este caso lo podemos observar en los termómetros de mercurio que son calibrados conociendo esta propiedad, lo que vemos cuando leemos la temperatura es la parte alta de menisco.

(Figuras tomadas de: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj4s6cfnvMeZ_Hhba4By2SGOmSQpXlv9GyLEd6EW0Ig_FYU7Dvz0Sgc_dKN6amb5G7mqSgae-gOyxHwewuOFCJfhqnmKAPJ9j9DVyFmM5rVUJvAE5EVFsOYxc647GnJPsCmp7OGsSV-Gfd1/s320/Capilaridad+agua.bmp)

La tela de los jeans es hecha de algodón en un tramado en que los hilos quedan muy juntos funcionando como tubos capilares, por lo tanto no es necesario chapotear en una piscina para que nuestro jeans quede mojado hasta las rodillas porque con solo que el ruedo haga contacto con la calle mojada el agua irá subiendo en medio de las fibras de la tela.

Pasaría con casi cualquier tela pero es más frecuente con los jeans porque normalmente no nos molesta que los ruedos lleguen hasta el suelo, en cambio, rara vez permitimos que nos quede tan largo un pantalón de vestir. Por lo tanto si por comodidad o porque nos gusta como nos quedan no queremos renunciar a nuestros jeans en invierno lo mejor que podemos hacer para que no se mojen es arrollarlos y asegurarnos que no toquen al suelo, aunque ya haya dejado de llover, siempre que la calle siga mojada la capilaridad se encargará de que ellos también.

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Las plantas se aprovechan de la capilaridad para llevar el agua desde las raíces a los puntos más altos sin tener que buscar energía extra para vencer la fuerza de gravedad.

Si son amantes de la agricultura casera les gustará conocer el método de riego por capilaridad, se sumerge el extremo de una cuerda de algodón en un recipiente con agua, la parte restante del hilo se guinda sobre las plantas, el agua sube por capilaridad y cae goteando, en muchos casos se sugiere como una opción que se puede usar si salen muchos días de la casa. (Para una descripción mas detallada en los buscadores de Internet vienen varias maneras de implementarlo)

Si quieren ver el efecto de la capilaridad en un video pueden visitar: http://www.youtube.com/watch?v=vQkssQDXv9c

Por qué los líquidos forman gotas?

Tal vez a muchos de nosotros cuando pensamos en líquidos nos resuena la voz de nuestra maestra de escuela diciendo: "los estados de la materia son tres: líquido, sólido y gaseoso...los líquidos se caracterizan por adoptar la forma del recipiente...". En fin, primero que todo la definición de estados de la materia es compleja y el número de estados depende en realidad de los criterios que se usen para clasificarlos. Este tema merece una publicación exclusiva. Y en segundo lugar, alguien alguna vez se preguntó que pasa con los líquidos cuando no están en un recipiente?

Pensemos en un líquido en reposo dentro de un contenedor, por ejemplo agua en una piscina. Si nos imaginamos estar en la posición de una de las moléculas de agua digamos en el centro de la piscina, no sentiríamos fuerza ninguna. Este no quiere decir que no existan fuerzas actuando, simplemente siginifica que la suma de las fuerzas es cero. Esto se da porque en cualquier dirección que miremos tendríamos el mismo número de moléculas ejerciendo una fuerza de atracción sobre nosotros simultaneamente. Como nuestras moléculas vecinas están distribuidas de manera homogénea a nuestro alrededor (esta es una característica de los líquidos) entonces esas fuerzas se cancelan. Esta afirmación será cierta para cualquier punto del líquido lejos de las paredes del contenedor (piscina) y e la superficie del agua. Específicamente en la superficie, la fuerza sobre las moléculas no tiene una distribución uniforme alrededor de ellas por la falta de las moléculas de agua "encima" de ellas. Esto favorece la atracción que ejercen las moléculas en el mismo plano (a los lados) y dentro del líquido (abajo de la superficie). Esta situación se traduce como una resistencia que el líquido presenta a que se aumente su superficie:  si quisiéramos hacer más grande  el área de su superficie, tendríamos que invertir más energía en separar esas moléculas. Esto se denomina tensión superficial y puede verse como una energía  (elástica, como la que se almacena en un resorte que se comprime) almacenada en la superficie del líquido. Y como en la naturaleza los estados tienen siempre a minimizar la energía, el trabajo de la tensión superficial va a ser buscar la forma que mejor le permita estar en su estado de menor energía.

Pensemos ahora por ejemplo en una gota de agua cayendo de un tubo. En la ausencia de contenedor, la tensión superficial es la responsable por la forma que adquiere el líquido. Esta tiende a minimizar la superficie y esto resulta en una forma esférica. Ciertamente tal vez la gota se vea deformada por algunas interacciones como por ejemplo con las paredes del tubo antes de caer. Pero si tuviéramos la oportunidad de verlas en el espacio, lejos de cualquier fuerza, ciertamente serían esferas perfectas.

Si colocamos esa gota sobre una superficie, por ejemplo una gota de rocío sobre las hojas de una planta, debemos también considerar cómo son las interacciones de las moléculas del líquido con la superficie en sí. Si la superficie propicia interacciones atractivas con el líquido, la gota se esparcirá sobre la misma. En el caso del líquido ser agua se dice que la superficie es hidrofílica. Ya si la superficie tiende a rechazar el líquido, este tenderá a minimizar el área de contacto al mismo tiempo que minimiza la tensión superficial, es decir, la gota no se esparce sino que tiende a la forma esférica nuevamente. Para agua, estas superficies se llaman hidrofóbicas.

Algunas veces se hace necesario cambiar la tensión superficial en un líquido. Para esto se usan sustancias llamadas tenso activas. Un ejemplo es cuando usamos jabón y agua para hacer burbujas: el jabón disminuye la tensión superficial del agua, lo cual permite que una película de esta mezcla se estire facilmente para formar la pompa. Si querés saber sobre los colores en las burbujas de jabón, te invitamos a que visités esta publicación.

La tensión superficial es también la responsable por hechos como que algunos insectos son capaces de caminar sobre el agua o que sea posible poner a flotar una navajilla sobre el agua, a persar de que el material del que está hecha sea mucho más denso que el agua.