¿Por qué se forman gotas de agua y qué formas pueden tener?

Seguramente alguna vez te has quedado mirando la lluvia perplejo y asombrado por la forma en que la caen las gotas de agua. Gotas que siempre se le asemejan con forma circular u ovalada y que, en persona, las ves caer como si de agujas se trataran. ¿Qué misterios hay tras la formación de gotas de agua? ¿Qué se esconde bajo la superficie de las gotas de agua minúsculas y por qué se forman gotas de agua?

Si quieres descifrar todos estos enigmas y dudas, sigue leyendo 🙂

Una gota de agua

El agua es elemento más común que existe sobre la superficie terrestre. Gracias al agua se puede desarrollar la vida tal y como la conocemos. De no ser por ella, no existirían ni los ríos, ni lagos, mares u océanos. Es más, nosotros no podríamos vivir, puesto que estamos formados en un 70% de agua.

El agua se puede encontrar en los tres estados: sólido (en forma de hielo), líquido (agua) y gas (vapor de agua). Su cambio de estado depende enteramente de la temperatura y la presión. Cuando se le aplica calor al hielo, su energía va incrementando las vibraciones de las moléculas de agua en su interior y comienza a derretirse. Si este calor se sigue dando, las partículas se separarán tanto, que se convertirán en gas. El vapor de agua no son más que pequeñas gotitas de agua. Pero…

¿Por qué se forman gotas de agua?

Cuando señalamos las moléculas que componen el agua, le ponemos forma circular parecido a pelotas que se mantienen unidas vibrando y rotando. Si esto fuera así, ¿por qué cuando se derrama el agua no se extiende hasta quedar con el grosor de una sola molécula? Esto ocurre por lo llamado tensión superficial. Gracias a la tensión superficial que existe entre las moléculas podemos hacer flotar una aguja encima de un vaso o los insectos zapateros pueden andar por el agua.

Para comprender esto, se necesita saber qué ocurre en el interior del líquido. El agua está compuesta de moléculas y estas, a su vez, por átomos. Cada átomo tiene cargas positivas (protones) y negativas (electrones) y se disponen de una u otra forman, dependiendo del tipo de molécula que estén formando. Algunas veces se atraen entre sí más la capa de electrones entre ellos y otras los protones y electrones. Por ello, sabemos que existen fuerzas de atracción y repulsión.

Cuando observamos una molécula en el interior del líquido, podemos ver cómo está completamente rodeada por más moléculas y donde todas las fuerzas intermoleculares que existen se anulan unas con otras. Si una fuera tira a la izquierda, la otra tirará a la derecha con la misma intensidad, por lo que se anulan entre ellas. Esto hace que las moléculas tengan menos energía y sean más estables. Siempre se busca el estado que menos energía cuesta mantener, lo que está caliente se va enfriando, lo que está muy alto se cae, etc.

La cosa se complica al observar las moléculas que se encuentran en la capa superficial del agua. Estas moléculas no están completamente rodeadas por otras moléculas. Sólo reciben fuerzas por una parte, pero no por la otra. Para arreglar este problema, las moléculas se recolocan intentando buscar la forma para minimizar la superficie que ocupan. Para un mismo volumen, el cuerpo geométrico que menor superficie tiene es la esfera.

Por todo ello, se forman las gotas de agua cuando se vierte el agua y toma forma circular o de esfera. Esta es la razón también por la que los objetos que tienen poca masa y son más densos que el agua (como son los insectos zapateros) pueden flotar, ya que la superficie del agua tiende a no romperse para dejar entrar a un cuerpo extraño.

La tensión superficial en el agua es más alta que en otros líquidos ya que la geometría de sus moléculas es angular y hace que existan más fuerzas.

¿Por qué las gotas de lluvia tienen forma de lágrima?

Una vez explicada la razón por la que se forman gotas de agua, toca explicar por qué dichas gotas toman forma de lágrima al caer desde el cielo durante la lluvia.

Por lo general, se representa una gota de agua con forma de lágrima. Sin embargo, a no ser que estas gotas caigan sobre una ventana, no tiene una forma semejante. Las gotas de lluvia pequeñas tienen un radio de menos de un milímetro y tienen forma esférica. Las más grandes toman forma de pan de hamburguesa cuando alcanzan valores de radio mayores a 4,5 mm. Cuando esto ocurre, las gotas se distorsionan y forman un paracaídas con un tubo de agua alrededor de la base y se esparcen en gotas más pequeñas.

Este cambio en la forma de las gotas de agua se debe al resultado de la tensión de dos fuerzas que actúan simultáneamente. La primera es la tensión superficial antes vista y la segunda es la presión del aire, capa de empujar la base de la gota hacia arriba a medida que va cayendo. Cuando la gota de agua es más pequeña, la tensión superficial ejerce una fuerza mayor que la de la presión del aire, por lo que la gota toma forma de esfera. Conforme aumenta el tamaño de la gota de agua, la velocidad con la que cae aumenta, de tal forma, que también lo hace la fuerza con la que actúa la presión del aire sobre la gota de agua. Esto hace que la gota tome forma más aplanada y se le forma un depresión en su interior.

Cuando el radio de la gota excede los 4 mm, la depresión en el centro de la gota aumenta de tal manera que forma una bolsa con un anillo de agua en la parte superior y se de esta gota grande se forman varias pequeñas.

Con esta información podréis conocer un poco más sobre las gotas de agua y el por qué tienen esa forma cuando se encuentran en distintos lugares. Ahora podrás mirar a través de la ventana con un mayor conocimiento sobre el elemento que nos da la vida.

¿Aún no tienes una estación meteorológica?
Si te apasiona el mundo de la meteorología, hazte con alguna de las estaciones meteorológicas que te recomendamos y aprovecha las ofertas disponibles:

Estaciones meteorológicas


Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *