Certamente você já olhou para a chuva, perplexo e surpreso com a forma como as gotas de chuva caem sobre ela. Gotas que sempre lembram uma forma circular ou oval e que, pessoalmente, você as vê cair como se fossem agulhas. Que mistérios estão por trás da formação de gotas de água? O que está escondido sob a superfície de minúsculas gotículas de água e por que se formam?
Se você quiser decifrar todos esses enigmas e dúvidas, continue lendo 🙂
Uma gota d'água
A água é o elemento mais comum que existe na superfície da Terra. Graças à água, a vida como a conhecemos pode se desenvolver. Se não fosse por ela, não haveria rios, lagos, mares ou oceanos. Além do mais, não poderíamos viver uma vez que somos constituídos por 70% de água.
A água pode ser encontrada em todos os três estados: sólido (na forma de gelo), líquido (água) e gasoso (vapor d'água). Sua mudança de estado depende inteiramente da temperatura e da pressão. Quando o calor é aplicado ao gelo, sua energia aumenta as vibrações das moléculas de água dentro dele e ele começa a derreter. Se o calor continuar, as partículas se separarão tanto que se transformarão em gás. Vapor de água eles são apenas pequenas gotículas de água. Mas ...
Por que se formam gotas de água?
Quando apontamos as moléculas que formam a água, nós a criamos em uma forma circular semelhante a bolas que são mantidas juntas por vibração e rotação. Se assim fosse, por que, quando a água é derramada, ela não atinge a espessura de uma única molécula? Isso ocorre por causa do que é chamado tensão superficial. Graças à tensão superficial que existe entre as moléculas, podemos fazer uma agulha flutuar em cima de um copo ou os insetos sapateiros podem andar na água.
Para entender isso, você precisa saber o que está acontecendo dentro do líquido. A água é composta de moléculas e estas, por sua vez, são átomos. Cada átomo possui cargas positivas (prótons) e negativas (elétrons) e têm uma ou outra forma, dependendo do tipo de molécula que estão formando. Às vezes, a camada de elétrons atrai mais uns aos outros e às vezes os prótons e elétrons. Portanto, sabemos que existem forças de atração e repulsão.
Quando olhamos para uma molécula dentro do líquido, podemos ver como ela está completamente envolvida por mais moléculas e onde todas as forças intermoleculares existentes se cancelam. Se um atirasse para a esquerda, o outro atiraria para a direita com a mesma intensidade, então eles se anulam. Isso faz com que as moléculas tenham menos energia e são mais estáveis. Sempre procurando o estado que custa menos energia para se manter, o que é quente esfria, o que é muito alto cai, etc.
A coisa se complica ao observar as moléculas que estão na camada superficial da água. Essas moléculas não estão completamente rodeadas por outras moléculas. Eles só recebem força de um lado, mas não do outro. Para resolver esse problema, as moléculas se reposicionam tentando encontrar uma forma que minimize a área de superfície que ocupam. Para o mesmo volume, o corpo geométrico com a menor área de superfície é a esfera.
Por todas essas razões, gotículas de água são formadas quando a água é derramada em uma forma circular ou esférica. Esta é também a razão pela qual objetos que têm pouca massa e são mais densos que a água (como insetos sapateiros) podem flutuar, já que a superfície da água tende a não quebrar para permitir a entrada de um corpo estranho.
A tensão superficial na água é mais alta do que em outros líquidos, pois a geometria de suas moléculas é angular e causa a existência de mais forças.
Por que as gotas de chuva têm o formato de uma lágrima?
Uma vez que a razão pela qual as gotas de água se formam, é hora de explicar por que essas gotas tomam a forma de uma lágrima quando caem do céu durante a chuva.
Normalmente, uma gota de água em forma de lágrima é retratada. No entanto, a menos que essas gotas caiam em uma janela, ela não tem um formato semelhante. Pequenas gotas de chuva um raio de menos de um milímetro e são de forma esférica. Os maiores assumem a forma de pão de hambúrguer quando atingem valores de raio superiores a 4,5 mm. Quando isso acontece, as gotículas se distorcem em um paraquedas com um tubo de água ao redor da base e se espalham em gotículas menores.
Essa mudança na forma das gotas de água se deve ao resultado da tensão de duas forças atuando simultaneamente. O primeiro é a tensão superficial antes vista e a segunda é a pressão do ar, camada para empurrar a base da gota para cima conforme ela cai. Quando a gota d'água é menor, a tensão superficial exerce uma força maior do que a pressão do ar, de modo que a gota toma a forma de uma esfera. À medida que aumenta o tamanho da gota d'água, aumenta a velocidade com que ela cai, de modo que também aumenta a força com que a pressão do ar atua sobre a gota d'água. Isso faz com que a gota se torne mais achatada e uma depressão se forme dentro dela.
Quando o raio da gota ultrapassa 4 mm, a depressão no centro da gota aumenta de tal forma que se forma uma bolsa com um anel de água no topo e dessa grande queda várias outras pequenas são formadas.
Com essas informações você poderá saber um pouco mais sobre as gotas d'água e por que elas têm esse formato quando estão em lugares diferentes. Agora você pode olhar pela janela com um maior conhecimento sobre o elemento que nos dá vida.