Capilaridade em diferentes materiais

Capilaridade em diferentes materiais

A água sobe pelo papel ou pelo tecido de algodão por causa do fenômeno da capilaridade.

Capilaridade ou ação capilar é a propriedade física que os fluidos têm de subirem ou descerem em tubos extremamente finos. Essa ação pode fazer com que líquidos fluam mesmo contra a força da gravidade ou à indução de um campo magnético. (fonte Wikipedia)

Importante: a explicação acima fala sobre os fluídos subirem por tubos extremamente finos, no caso dessa experiência o "tubo" extremamente fino são as fibras do papel e do tecido de algodão.
    

Por que a capilaridade faz com que água suba pelo papel ou pelo tecido de algodão?

1) As moléculas do papel (e do tecido) que estão imediatamente acima da superfície da água atraem o líquido;
    
2) Quando a água começa a subir ela se alinha a essa molécula que a atraiu.

3) Quando isso acontece, a molécula imediatamente acima começa a atrair as moléculas que estão abaixo dela, e esse ciclo se repete fazendo com que a água suba pelo papel até chegar a outra extremidade.
    
Importante: esse processo acontece por causa das forças de adesão e coesão da água.

4) Se a ponta do papel fora do copo estiver abaixo do nível da água no copo, gotas de água irão se formar na ponta do papel e vão começar a pingar. A água vai continuar pingando até que o nível da água no copo esteja no mesmo nível da ponta do papel, quando chegar nesse ponto as gotas param de se formar.
    

5) Isso acontece por causa da gravidade, da pressão atmosférica e da pressão da água dentro do copo.
Quando a água no copo está acima da ponta do papel ela sofre menos força da gravidade e da pressão atmosférica que a ponta do papel que está mais baixa. Por esse motivo a gravidade e a pressão fazem com que se formem gotas de água que vão acabar caindo do papel e formando novas gotas.
    

Mas, quando a água no copo e a água na ponta do papel estão no mesmo nível, ou a ponta do papel está mais alta que o nível da água no copo, a gravidade e a pressão atmosférica nos dois pontos são iguais, então as gotas de água não se formam.
    

Nas plantas, a capilaridade é a responsável por extrair água e nutrientes do solo e distribuir por toda sua estrutura.

Capilaridade em diferentes materiais

As crianças podem usar essa atividade para fazer um relatório científico anotando o tempo que a água demora para percorrer todo o papel (ou tecido), quanto tempo demora para cair a primeira gota e qual o intervalo de tempo que as gotas vão continuar pingando.
    

Outra experiência interessante para as crianças fazerem é obervar que a água para de subir pelo papel assim que a água no copo atinge a mesma altura da ponta do papel do lado de fora do copo (a explicação está nas perguntas que podem ser feitas aos alunos na aba “Sugestão didática”).
    

Informações para as crianças: com o guardanapo de papel demorou cerca de 4 minutos para cair a primeira gota no prato, com o tecido de algodão demorou 17 minutos. As gotas pingavam com intervalo de 6 segundos com o guardanapo de papel e 23 segundos com o tecido de algodão. Mas, esse tempo depende muito da marca do guardanapo de papel e do tecido de algodão.
    

Se possível use corante na água para que fique mais fácil da criança visualizar o fenômeno da capilaridade.

Capilaridade em diferentes materiais

Pais
Essa atividade é simples, o material é fácil de conseguir em casa, é rápido de ser executada e as crianças ficam muito curiosas observando o que acontece, principalmente quando a água começa a subir pelo papel.

Em 1968, os pesquisadores George Land e Beth Jarman realizaram uma reveladora pesquisa sobre criatividade com um grupo de 1.600 jovens nos EUA com base em testes usados pela NASA para seleção de cientistas e engenheiros.

Resultado

Sempre que possível faça uma experiência junto com seu(s) filho(s). A experiência científica é pura mágica para os olhos de uma criança, aproveite a oportunidade e explique “por que” e “como” essas coisas acontecem. Tenha certeza que isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.

Professores
Essa experiência pode ser utilizada como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Ciências/Física - quando falar sobre capilaridade, tensão superficial, força de adesão e coesão da água, moléculas, etc.

Perguntas para fazer para os alunos:

1) A água demora tempos diferentes para subir pelos diferentes tipos de papeis e pelo tecido? Por quê?
R) Sim, demora tempos diferentes. Por exemplo, guardanapo de papel, papel higiênico e papel toalha são feitos com papéis que possuem uma capacidade maior de absorver a água. Outro detalhe é que as fibras do papel estão bem juntas, mas o mesmo não acontece com o tecido. Se olhar bem de perto você verá que existe uma pequena distância entre as tramas (linhas) do tecido de algodão.

2) As gotas vão pingar no prato até que o copo fique sem água ou não? Por quê?
R) Não, a água para de subir no momento que seu nível atingir a mesma altura ponta de cima do papel. Se a ponta do papel estiver abaixo do nível da água ela vai continuar subindo e pingando até que o nível da água no copo chegue a mesma altura em que está a ponta do papel.
Enquanto a ponta do papel estiver abaixo do nível da água no copo a gravidade e a pressão atmosférica serão maiores sobre a ponta do papel, por isso a água pinga no prato. Quando a água no copo está no mesmo nível da ponta do papel a força da gravidade e da pressão atmosférica nos dois pontos ficam iguais, então a água para de subir e pingar.

3) Se a ponta do papel do lado de fora do copo não estiver abaixo do nível da água no copo ela vai subir pelo papel ou não? Por quê?
R) Sim, a água vai subir por causa do fenômeno da capilaridade.

4) Se a ponta do papel do lado de fora do copo não estiver abaixo do nível da água no copo ela vai formar gotas e pingar no prato ou não? Por quê?
R) Não, não vai pingar gotas de água no prato porque a força da gravidade e da pressão atmosférica serão iguais, tanto na água que está no copo quanto na água que está na ponta do papel.