Qual é a fonte de energia que permite a um fluido subir seu nível em um tubo capilar (isto é, um tubo de vidro, oco e fino)?

Passo 1

Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Estamos falando sobre um fluido que sobe em um tubo capilar, que é basicamente um tubo de vidro bem fino e oco. Para resolver isso, vamos usar conceitos de tensão superficial e capilaridade, que explicam como e por que os líquidos se comportam dessa maneira em tubos estreitos.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre tensão superficial. Ela é uma propriedade dos líquidos que faz com que a superfície se comporte como uma “pele” elástica. Isso acontece porque as moléculas na superfície do líquido estão mais fortemente atraídas umas pelas outras do que pelas moléculas de ar ao redor. Essa força faz com que o líquido tente minimizar sua área superficial.

Passo 3

Agora, quando colocamos um tubo capilar no líquido, ocorre uma interação entre as moléculas do líquido e as moléculas do vidro do tubo. Se o líquido adere bem ao vidro (isto é, se tem boa adesão), ele tende a subir nas paredes internas do tubo. Essa subida contraria a força da gravidade e faz com que o nível do líquido no tubo seja mais alto do que no recipiente original.

Passo 4

A capacidade do líquido de subir no tubo capilar depende do equilíbrio entre a força de adesão (entre o líquido e o vidro) e a força de coesão (entre as moléculas do próprio líquido). Quando a adesão é maior que a coesão, o líquido sobe no tubo. A energia que permite essa subida é fornecida pela tensão superficial, que cria a força necessária para vencer a gravidade e manter o líquido elevado no tubo.

Resposta

A fonte de energia que permite a um fluido subir seu nível em um tubo capilar é a tensão superficial do líquido.

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