Por que o mercúrio desce e a água sobe quando colocado em um tubo capilar?
O comportamento dos líquidos em tubos capilares é determinado pela interação entre tensão superficial, adesão e forças de coesão. Essas forças determinam se um líquido sobe ou desce em um tubo capilar.
Quedas de Mercúrio: O mercúrio exibe um comportamento não umectante, o que significa que tem baixa afinidade pelo material do tubo capilar (geralmente vidro). Neste caso, as forças coesivas dentro das moléculas de mercúrio são mais fortes do que as forças adesivas entre o mercúrio e a superfície do vidro. Isto resulta numa maior atração entre as moléculas de mercúrio, fazendo com que formem um menisco convexo (superfície curva) no topo da coluna líquida dentro do tubo capilar. A força gravitacional que atua sobre as gotículas de mercúrio mais densas as puxa para baixo, fazendo com que o mercúrio caia no tubo.
Água sobe: A água, por outro lado, apresenta comportamento umectante, indicando forte atração pela superfície do vidro. As forças adesivas entre as moléculas de água e o vidro são mais fortes do que as forças coesivas dentro da água. Como resultado, as gotas de água tendem a se espalhar pela superfície do vidro, formando um menisco côncavo. Essa curvatura gera uma força capilar ascendente que se opõe à gravidade e puxa a água para cima no tubo. A tensão superficial das moléculas de água na interface com o ar também desempenha um papel na manutenção deste movimento ascendente.
Em resumo, a diferença no comportamento de umedecimento entre o mercúrio e a água determina se eles sobem ou descem em um tubo capilar. Mercúrio cai devido às suas forças coesivas que dominam as forças adesivas, enquanto a água sobe devido às suas fortes forças adesivas com a superfície do vidro superando a força da gravidade.