Sicuramente hai mai fissato la pioggia, perplesso e stupito dal modo in cui le gocce di pioggia cadono su di essa. Gocce che assomigliano sempre a forme circolari o ovali e che, di persona, le vedi cadere come se fossero aghi. Quali misteri ci sono dietro la formazione delle gocce d'acqua? Cosa si nasconde sotto la superficie di minuscole goccioline d'acqua e perché si formano goccioline d'acqua?
Se vuoi decifrare tutti questi enigmi e dubbi, continua a leggere 🙂
Una goccia d'acqua
L'acqua è l'elemento più comune che esiste sulla superficie terrestre. Grazie all'acqua, la vita come la conosciamo può svilupparsi. Se non fosse stato per lei, non ci sarebbero fiumi, laghi, mari o oceani. Inoltre, non potremmo vivere poiché siamo composti per il 70% da acqua.
L'acqua può essere trovata in tutti e tre gli stati: solido (sotto forma di ghiaccio), liquido (acqua) e gas (vapore acqueo). Il suo cambiamento di stato dipende interamente dalla temperatura e dalla pressione. Quando il calore viene applicato al ghiaccio, la sua energia aumenta le vibrazioni delle molecole d'acqua al suo interno e inizia a sciogliersi. Se questo calore continua, le particelle si separeranno così tanto che si trasformeranno in gas. Vapore acqueo sono solo minuscole goccioline d'acqua. Ma ...
Perché si formano gocce d'acqua?
Quando indichiamo le molecole che compongono l'acqua, la rendiamo una forma circolare simile a palline che vengono tenute insieme vibrando e ruotando. Se così fosse, perché quando l'acqua viene versata non si diffonde allo spessore di una singola molecola? Ciò si verifica a causa di ciò che viene chiamato tensione superficiale. Grazie alla tensione superficiale che esiste tra le molecole, possiamo far galleggiare un ago sopra un bicchiere o gli insetti calzolai possono camminare nell'acqua.
Per capirlo, devi sapere cosa sta succedendo all'interno del liquido. L'acqua è composta da molecole e queste, a loro volta, sono atomi. Ogni atomo ha cariche positive (protoni) e cariche negative (elettroni) e hanno l'una o l'altra forma, a seconda del tipo di molecola che stanno formando. A volte il guscio dell'elettrone è più attratto l'uno dall'altro e altre volte i protoni e gli elettroni. Pertanto, sappiamo che ci sono forze di attrazione e repulsione.
Quando guardiamo una molecola all'interno del liquido, possiamo vedere come è completamente circondata da più molecole e dove tutte le forze intermolecolari esistenti si annullano a vicenda. Se uno sparasse a sinistra, l'altro sparerebbe a destra con la stessa intensità, quindi si annullano a vicenda. Questo fa sì che le molecole abbiano meno energia e sono più stabili. Si cerca sempre lo stato che costa meno energia da mantenere, ciò che è caldo si raffredda, ciò che è molto alto cade, ecc.
La cosa è complicata quando si osservano le molecole che si trovano nello strato superficiale dell'acqua. Queste molecole non sono completamente circondate da altre molecole. Ricevono forza solo da una parte, ma non dall'altra. Per risolvere questo problema, le molecole si riposizionano cercando di trovare una forma per ridurre al minimo la superficie che occupano. Per lo stesso volume, il corpo geometrico con la superficie più piccola è la sfera.
Per tutti questi motivi, le goccioline d'acqua si formano quando l'acqua viene versata in una forma circolare o sferica. Questo è anche il motivo per cui oggetti che hanno poca massa e sono più densi dell'acqua (come gli insetti calzolai) possono galleggiare, poiché la superficie dell'acqua tende a non rompersi per consentire l'ingresso di corpi estranei.
La tensione superficiale nell'acqua è maggiore che in altri liquidi poiché la geometria delle sue molecole è angolare e fa sì che esistano più forze.
Perché le gocce di pioggia hanno la forma di una lacrima?
Dopo aver spiegato il motivo per cui si formano le gocce d'acqua, è il momento di spiegare perché queste gocce assumono la forma di una lacrima quando cadono dal cielo durante la pioggia.
Di solito è raffigurata una goccia d'acqua a forma di lacrima. Tuttavia, a meno che queste gocce non cadano su una finestra, non ha una forma simile. Piccole gocce di pioggia hanno un raggio inferiore a un millimetro e sono di forma sferica. I più grandi prendono la forma di panini per hamburger quando raggiungono valori di raggio superiori a 4,5 mm. Quando ciò accade, le goccioline si deformano in un paracadute con un tubo d'acqua attorno alla base e si diffondono in goccioline più piccole.
Questo cambiamento nella forma delle goccioline d'acqua è dovuto al risultato della tensione di due forze che agiscono simultaneamente. Il primo è la tensione superficiale vista in precedenza e la seconda è la pressione dell'aria, strato per spingere la base della goccia verso l'alto mentre cade. Quando la goccia d'acqua è più piccola, la tensione superficiale esercita una forza maggiore di quella della pressione dell'aria, così che la goccia assume la forma di una sfera. All'aumentare delle dimensioni della goccia d'acqua, aumenta la velocità con cui cade, in modo tale da aumentare la forza con cui la pressione dell'aria agisce sulla goccia d'acqua. Questo fa sì che la goccia si appiattisca e si formi una depressione al suo interno.
Quando il raggio della goccia supera i 4 mm, la depressione al centro della goccia aumenta in modo tale da formare una borsa con un anello d'acqua in cima e da questa grande goccia si formano parecchie piccole gocce.
Con queste informazioni sarai in grado di sapere un po 'di più sulle gocce d'acqua e sul perché hanno quella forma quando si trovano in luoghi diversi. Ora puoi guardare attraverso la finestra con una maggiore conoscenza dell'elemento che ci dà la vita.