Tensione Superficiale e pressione idrostatica negativa
Salve ragazzi,
vi propongo un quesito concettuale su cui mi sto scervellando da qualche tempo. Che relazione PRATICA c'è tra la tensione superficiale e la pressione idrostatica negativa?
Mi spiego meglio. C'è una legge che stabilisce che: P = -2T / r
...dove "P" è la pressione; "T" è la tensione superficiale del liquido considerato, in questo caso stiam parlando d'acqua; "r" è il raggio di curvatura del menisco generato all'interfaccia aria-acqua.
Questa discussione prevede una conoscenza orientativa di questioni prettamente chimiche, quali la forza di adesione di coesione della molecola d'acqua (derivante dalla sua natura di dipolo elettrico) - e quindi del comportamento dell'acquaadsorbita ad una superficie "bagnabile" e del relativo angolo di contatto che si crea tra le interfacce aria-acqua ed acqua-superficie.
Il mio problema è sostanzialmente questo, ragazzi: non riesco a capire per quale motivo, anzi, IN CHE MODO la tensione superficiale possa generare una pressione negativa.
Si: guardando la formula,è chiaro che il contributo di "T" sia "negativizzante" nei riguardi di "P". Com'è pure chiaro che, quanto più piccolo è il raggio di curvatura del menisco che si forma tra interfaccia acqua-aria, tanto più "grande" resterà il parametro -2T (e quindi, tanto più "grande" sarà la |P| in valore assoluto).
Ovviamente, quando dico "grande", intendo "più negativa" in questo caso, eh.
Però, ecco, io non ci arrivo. Non son mai stato una cima in fisica, ma di solito ci son concetti che riesco ad afferare anche io nel mio esser sempliciotto. Che ne so: che la forza sia una massa per accelerazione è un discorso che fila, ad esempio.
Ma proprio non capisco come la tensione superficiale possa determinare una pressione negativa. Qualcuno di voi potrebbe darmi un aiuto, in tal senso?
Vi ringrazio dell'attenzione, in ogni caso!
vi propongo un quesito concettuale su cui mi sto scervellando da qualche tempo. Che relazione PRATICA c'è tra la tensione superficiale e la pressione idrostatica negativa?
Mi spiego meglio. C'è una legge che stabilisce che: P = -2T / r
...dove "P" è la pressione; "T" è la tensione superficiale del liquido considerato, in questo caso stiam parlando d'acqua; "r" è il raggio di curvatura del menisco generato all'interfaccia aria-acqua.
Questa discussione prevede una conoscenza orientativa di questioni prettamente chimiche, quali la forza di adesione di coesione della molecola d'acqua (derivante dalla sua natura di dipolo elettrico) - e quindi del comportamento dell'acquaadsorbita ad una superficie "bagnabile" e del relativo angolo di contatto che si crea tra le interfacce aria-acqua ed acqua-superficie.
Il mio problema è sostanzialmente questo, ragazzi: non riesco a capire per quale motivo, anzi, IN CHE MODO la tensione superficiale possa generare una pressione negativa.
Si: guardando la formula,è chiaro che il contributo di "T" sia "negativizzante" nei riguardi di "P". Com'è pure chiaro che, quanto più piccolo è il raggio di curvatura del menisco che si forma tra interfaccia acqua-aria, tanto più "grande" resterà il parametro -2T (e quindi, tanto più "grande" sarà la |P| in valore assoluto).
Ovviamente, quando dico "grande", intendo "più negativa" in questo caso, eh.
Però, ecco, io non ci arrivo. Non son mai stato una cima in fisica, ma di solito ci son concetti che riesco ad afferare anche io nel mio esser sempliciotto. Che ne so: che la forza sia una massa per accelerazione è un discorso che fila, ad esempio.
Ma proprio non capisco come la tensione superficiale possa determinare una pressione negativa. Qualcuno di voi potrebbe darmi un aiuto, in tal senso?
Vi ringrazio dell'attenzione, in ogni caso!
Risposte
"IndigoBerry":
Il mio problema è sostanzialmente questo, ragazzi: non riesco a capire per quale motivo, anzi, IN CHE MODO la tensione superficiale possa generare una pressione negativa.
Ciao IndigoBerry,
la spiegazione è molto più semplice di quel che pensi: non stai interpretando bene quella formula.
Il segno meno significa solo che la tensione superficiale esercita una azione opposta alla pressione.
Lascia stare per un attimo il caso del menisco, e pensa a questo problema: considera un serbatoio sferico o, per essere più romantici, una bolla di sapone e calcola, nota la pressione dentro la bolla, quanto vale la tensione sulle pareti della bolla/serbatoio, supponi le pareti del serbatoio/bolla molto sottili (come è nella realtà per una bolla).
Otterrai una formula simile a quella che hai scritto tu. Capirai che il segno meno significa solo che la tensione è opposta alla pressione, cioè mentre la pressione tende a far esplodere la bolla la tensione la mantiene chiusa.
NB: quando si parla di pressione ci si riferisce sempre ad una quantità positiva (una pressione negativa non ha senso, a meno di riferirsi ad una pressione relativa ad un'altra pressione di riferimento).
Ciao, grazie della risposta 
non mi aspettavo di riceverne una così presto.
Tempo fa ricordo di aver letto che in una bolla di sapone (per cogliere la tua citazione!) il sapone abbassa la tensione superficiale, evitando appunto l'esplosione... anzi, l'implosione della bolla. Infatti, in assenza di surfattanti, la tensione superficiale è troppo forte e "supera" la pressione esercitata dal gas contenuto nella bolla (pressione dall'interno verso l'esterno).
Si, in effetti, in questo modo riesco ad afferrare il senso di quel "segno negativo".
...Il punto, però, è che esistono sistemi biologici dove proprio il sopracitato fenomeno del menisco genera una pressione negativa che si traduce in un risucchio. Un risucchio che consente anche la risalita della linfa grezza dalle radici alle foglie sino ad altezze di 120metri, ad esempio.
Ed ecco, fino a quando si tratta di considerare la tensione superficiale come una pressione opposta (negativa, per questo) a quella contenuta nella bolla, tutto ok. Un po' come in questo disegno:
http://www.chem1.com/acad/webtext/state ... ssures.png
Ma se si tratta di capire come mai dal quel menisco si sia arrivati a generare un risucchio... ebbene, davvero non ci arrivo.
non mi aspettavo di riceverne una così presto.Tempo fa ricordo di aver letto che in una bolla di sapone (per cogliere la tua citazione!) il sapone abbassa la tensione superficiale, evitando appunto l'esplosione... anzi, l'implosione della bolla. Infatti, in assenza di surfattanti, la tensione superficiale è troppo forte e "supera" la pressione esercitata dal gas contenuto nella bolla (pressione dall'interno verso l'esterno).
Si, in effetti, in questo modo riesco ad afferrare il senso di quel "segno negativo".
...Il punto, però, è che esistono sistemi biologici dove proprio il sopracitato fenomeno del menisco genera una pressione negativa che si traduce in un risucchio. Un risucchio che consente anche la risalita della linfa grezza dalle radici alle foglie sino ad altezze di 120metri, ad esempio.
Ed ecco, fino a quando si tratta di considerare la tensione superficiale come una pressione opposta (negativa, per questo) a quella contenuta nella bolla, tutto ok. Un po' come in questo disegno:
http://www.chem1.com/acad/webtext/state ... ssures.png
Ma se si tratta di capire come mai dal quel menisco si sia arrivati a generare un risucchio... ebbene, davvero non ci arrivo.
Sotto correzione di Faussone, che di queste cose è un vero esperto : un menisco in un capillare, se il liquido "bagna" le pareti del capillare, è concavo verso l'esterno, e "tira" il liquido in alto (per alto intendo l'esterno del capillare) .
È quello che succede in una spugna che assorbe l'acqua, in un asciugamano, in una carta assorbente….
Ma naturalmente sul liquido agisce la pressione atmosferica, che preme sul liquido stesso.
Che dice Faussone ?
È quello che succede in una spugna che assorbe l'acqua, in un asciugamano, in una carta assorbente….
Ma naturalmente sul liquido agisce la pressione atmosferica, che preme sul liquido stesso.
Che dice Faussone ?
Si, la capillarità è la forse la strada piu' giusta. Diamo per scontato che parliamo di superfici "bagnabili" per l'appunto (ossia, con un angolo di contatto molto vicino allo zero - voi sicuramente conoscerete meglio di me la questione dell'angolo di contatto).
La strada piu' convincente che ho trovato è stata questa:
Gli argomenti "clou", per chi dovesse esser incappato nel mio stesso dubbio, si trovano qui: http://www.ami.ac.uk/courses/topics/0205_els/
Li lascio per completezza.
Ad ogni modo, siam sempre lì. La freccetta di T (che immagino sia la Tensione Superficiale) va verso l'alto. Perché va verso l'alto? Perché fa risalire la colonnina fino a quando la Tensione Superficiale non eguaglia il peso della colonnina d'acqua?
Si, a scuola ci vien detto che le forze di adesione superano quelle di coesione - e mi sta bene - ma perché sale? Non poteva aderire semplicemente alle pareti laddove si trovava l'interfaccia aria-acqua, prima della risalita?
E ancora. Questo stesso principio è lo stesso che giustifica lo sviluppo di un risucchio in sistemi particolari, come accade nelle piante?
_
Grazie ancora per l'attenzione ragazzi, scusate se incalzo con gli interventi - ma ho l'impressione che voi siate molto preparati e quindi mi vien spontaneo esporre questi dubbi.
La strada piu' convincente che ho trovato è stata questa:
Gli argomenti "clou", per chi dovesse esser incappato nel mio stesso dubbio, si trovano qui: http://www.ami.ac.uk/courses/topics/0205_els/
Li lascio per completezza.
Ad ogni modo, siam sempre lì. La freccetta di T (che immagino sia la Tensione Superficiale) va verso l'alto. Perché va verso l'alto? Perché fa risalire la colonnina fino a quando la Tensione Superficiale non eguaglia il peso della colonnina d'acqua?
Si, a scuola ci vien detto che le forze di adesione superano quelle di coesione - e mi sta bene - ma perché sale? Non poteva aderire semplicemente alle pareti laddove si trovava l'interfaccia aria-acqua, prima della risalita?
E ancora. Questo stesso principio è lo stesso che giustifica lo sviluppo di un risucchio in sistemi particolari, come accade nelle piante?
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Grazie ancora per l'attenzione ragazzi, scusate se incalzo con gli interventi - ma ho l'impressione che voi siate molto preparati e quindi mi vien spontaneo esporre questi dubbi.
@IndigoBerry
Da quello che hai scritto (non tanto qui ma nel messaggio precedente), non sono sicuro tu abbia colto il senso del mio intervento precedente che voleva sottolineare soprattutto che non esiste alcuna pressione negativa (lascia stare il discorso sul ricavarti quella formula, non è difficile, ma da quello che capisco sei a livello di scuola media e non universitario, e lo sforzo in più richiesto non vale per te la pena), e che il segno meno si riferiva al verso opposto dell'azione della tensione superficiale rispetto a quello della pressione.
Tu continui a parlare di risucchio che non c'entra. Innanzi tutto risucchio non significa pressione negativa, che, ti ripeto, è un concetto sbagliato: la pressione negativa non esiste, semplicemente puoi avere un fluido che si muove da una zona a pressione maggiore ad una a pressione minore, in genere si parla di risucchio se la pressione maggiore è quella atmosferica, e quella minore è una pressione inferiore a quella atmosferica (come quando aspiri da una cannuccia generando nella tua bocca una pressione minore di quella atmosferica), comunque quello che si chiama "depressione" o "risucchio" è solo una pressione minore di un'altra non una pressione negativa. In ogni caso tutto questo discorso non c'entra nulla con l'argomento menisco e tensione superficiale.
Quello che accade è che le forze molecolari acqua-recipiente (adesione) attirano le molecole d'acqua vicino alle pareti più sulle pareti del recipiente che verso altre molecole (coesione), quindi le molecole in prossimità del recipiente si accumulano più verso i bordi e tendono a salire sui bordi del recipiente. Ora entrano in gioco la tensione superficiale, la pressione atmosferica e la gravità, tali forze ci permettono di rispondere alla domanda: come si dispone l'interfaccia aria acqua in prossimità dei bordi del recipiente?
La forza di coesione tra le molecole e la forza di adesione tra molecole e recipiente tengono unita tutta la superficie liquida a contatto con l'aria fino al recipiente, nello stesso tempo la pressione atmosferica e il peso premono su questa superficie liquida, queste due azioni, col fatto che le molecole sono accumulate sui bordi, fanno incurvare la superficie liquida, il raggio di curvatura si può calcolare nota la tensione superficiale e la pressione atmosferica, come accennavo prima per le bolle di sapone. Quella forza T nel disegno che hai messo non devi quindi pensarla come la forza che fa salire, agendo da sola, le molecole sulle pareti, ma è la direzione della forza superficiale con cui le molecole, sulla superficie appunto, sono unite tra loro e al recipiente; il fatto che sia disposta in quel modo (obliqua verso l'alto nel punto di contatto col recipiente) dipende dall'azione congiunta della pressione esterna e del peso.
Se il recipiente attirasse le molecole d'acqua esattamente con la stessa forza con cui le molecole d'acqua si attirano tra loro, la superficie non si incurverebbe, perché le molecole non si addenserebbero sul bordo e non tenderebbero a salire sul bordo, senza quindi innescare tutto questo fenomeno. Pertanto quella forza sarebbe orizzontale.
Sì è il meccanismo della capillarità. La causa è sempre quella: che le forze tra le molecole del liquido sono inferiori alla forze tra molecole di liquido e molecole di altro tipo. Anche qui però non usare il termine risucchio, che è fuorviante.
@navigatore
Grazie per la stima, per meritarmela sono stato costretto a questa lunga risposta, non so neanche se sufficientemente chiara...
Da quello che hai scritto (non tanto qui ma nel messaggio precedente), non sono sicuro tu abbia colto il senso del mio intervento precedente che voleva sottolineare soprattutto che non esiste alcuna pressione negativa (lascia stare il discorso sul ricavarti quella formula, non è difficile, ma da quello che capisco sei a livello di scuola media e non universitario, e lo sforzo in più richiesto non vale per te la pena), e che il segno meno si riferiva al verso opposto dell'azione della tensione superficiale rispetto a quello della pressione.
Tu continui a parlare di risucchio che non c'entra. Innanzi tutto risucchio non significa pressione negativa, che, ti ripeto, è un concetto sbagliato: la pressione negativa non esiste, semplicemente puoi avere un fluido che si muove da una zona a pressione maggiore ad una a pressione minore, in genere si parla di risucchio se la pressione maggiore è quella atmosferica, e quella minore è una pressione inferiore a quella atmosferica (come quando aspiri da una cannuccia generando nella tua bocca una pressione minore di quella atmosferica), comunque quello che si chiama "depressione" o "risucchio" è solo una pressione minore di un'altra non una pressione negativa. In ogni caso tutto questo discorso non c'entra nulla con l'argomento menisco e tensione superficiale.
"IndigoBerry":
Ad ogni modo, siam sempre lì. La freccetta di T (che immagino sia la Tensione Superficiale) va verso l'alto. Perché va verso l'alto? Perché fa risalire la colonnina fino a quando la Tensione Superficiale non eguaglia il peso della colonnina d'acqua?
Si, a scuola ci vien detto che le forze di adesione superano quelle di coesione - e mi sta bene - ma perché sale? Non poteva aderire semplicemente alle pareti laddove si trovava l'interfaccia aria-acqua, prima della risalita?
Quello che accade è che le forze molecolari acqua-recipiente (adesione) attirano le molecole d'acqua vicino alle pareti più sulle pareti del recipiente che verso altre molecole (coesione), quindi le molecole in prossimità del recipiente si accumulano più verso i bordi e tendono a salire sui bordi del recipiente. Ora entrano in gioco la tensione superficiale, la pressione atmosferica e la gravità, tali forze ci permettono di rispondere alla domanda: come si dispone l'interfaccia aria acqua in prossimità dei bordi del recipiente?
La forza di coesione tra le molecole e la forza di adesione tra molecole e recipiente tengono unita tutta la superficie liquida a contatto con l'aria fino al recipiente, nello stesso tempo la pressione atmosferica e il peso premono su questa superficie liquida, queste due azioni, col fatto che le molecole sono accumulate sui bordi, fanno incurvare la superficie liquida, il raggio di curvatura si può calcolare nota la tensione superficiale e la pressione atmosferica, come accennavo prima per le bolle di sapone. Quella forza T nel disegno che hai messo non devi quindi pensarla come la forza che fa salire, agendo da sola, le molecole sulle pareti, ma è la direzione della forza superficiale con cui le molecole, sulla superficie appunto, sono unite tra loro e al recipiente; il fatto che sia disposta in quel modo (obliqua verso l'alto nel punto di contatto col recipiente) dipende dall'azione congiunta della pressione esterna e del peso.
Se il recipiente attirasse le molecole d'acqua esattamente con la stessa forza con cui le molecole d'acqua si attirano tra loro, la superficie non si incurverebbe, perché le molecole non si addenserebbero sul bordo e non tenderebbero a salire sul bordo, senza quindi innescare tutto questo fenomeno. Pertanto quella forza sarebbe orizzontale.
"IndigoBerry":
E ancora. Questo stesso principio è lo stesso che giustifica lo sviluppo di un risucchio in sistemi particolari, come accade nelle piante?
Sì è il meccanismo della capillarità. La causa è sempre quella: che le forze tra le molecole del liquido sono inferiori alla forze tra molecole di liquido e molecole di altro tipo. Anche qui però non usare il termine risucchio, che è fuorviante.
@navigatore
Grazie per la stima, per meritarmela sono stato costretto a questa lunga risposta, non so neanche se sufficientemente chiara...
"Faussone":
……………….
@navigatore
Grazie per la stima, per meritarmela sono stato costretto a questa lunga risposta, non so neanche se sufficientemente chiara...
E io per questo ti ho chiamato…per indurti (benevolmente si intende!) a scrivere ….
……..lo sapevo che non ti saresti tirato indietro !
Grazie del vostro tempo, ragazzi,.
Si: negativa è la pressione "per confronto" con quella atmosferica, ossia la pressione relativa. Hai comunque fatto bene a rimarcarlo, perché mi stavo confondendo.
Quindi tu mi assicuri che il fenomeno del menisco sopracitato non comporti lo sviluppo di una pressione inferiore rispetto a quella atmosferica? Io vorrei tanto accontentarmi così, perché in effetti non mi occupo di fisica, ma di nozioncine di fisica applicata in una maniera talmente tanto esemplificatoria da risultare fuorviante. Però mi è stato detto tutt'altro.
Per farla breve, mi è stato menzionato il concetto di Potenziale Pressorio (Ψp) dell'acqua. E' una grandezza che, con altri potenziali, concorre a definire il potenziale idrico.
Ψp è proprio dato dalla differenza di pressione "assoluta" rispetto alla pressione atmosferica (e questa differenza può essere effettivamente negativa).
Per inciso: l'acqua si muove lungo un gradiente di potenziale idrico - da una zona a maggior potenziale verso una zona a minore potenziale idrico, chiaramente - giacché stiam parlando di un movimento termodinamicamente spontaneo. Quindi è chiaro che, se in una zona "A" dovessi avere un Ψp molto negativo piuttosto che in un'altra zona "B", assisterò ad un movimento dell'acqua dalla zona "B" verso "A". E fin qui ci siamo.
Ora, mi han detto che questo Ψp diventa negativo quando la pressione diventa inferiore a quella atmosferica. E a tal riguardo, è stato tirato fuori il problema del menisco: quanto piu' piccolo è il raggio di curvatura del menisco all'interfaccia aria-acqua (in base alla formuletta del primo intervento) tanto piu' forte sarà il movimento dell'acqua VERSO la zona in cui si è formato questo menisco.
Sembra che questo sia lo stesso principio alla base del movimento dell'acqua nei pori del terreno per lunghe distanze - o anche della famosa ascesa della linfa di cui parlavo prima.
Vi risulta tutto questo?
Alla fine dei conti il problema è sempre quello: stando a quel che mi hanno detto - laddove c'è un menisco, si crea una zona di bassa pressione e si simula un "effetto cannuccia". Ma a me sembra una cosa totalmente campata in aria!
Si: negativa è la pressione "per confronto" con quella atmosferica, ossia la pressione relativa. Hai comunque fatto bene a rimarcarlo, perché mi stavo confondendo.
In ogni caso tutto questo discorso non c'entra nulla con l'argomento menisco e tensione superficiale.
Quindi tu mi assicuri che il fenomeno del menisco sopracitato non comporti lo sviluppo di una pressione inferiore rispetto a quella atmosferica? Io vorrei tanto accontentarmi così, perché in effetti non mi occupo di fisica, ma di nozioncine di fisica applicata in una maniera talmente tanto esemplificatoria da risultare fuorviante. Però mi è stato detto tutt'altro.
Per farla breve, mi è stato menzionato il concetto di Potenziale Pressorio (Ψp) dell'acqua. E' una grandezza che, con altri potenziali, concorre a definire il potenziale idrico.
Ψp è proprio dato dalla differenza di pressione "assoluta" rispetto alla pressione atmosferica (e questa differenza può essere effettivamente negativa).
Per inciso: l'acqua si muove lungo un gradiente di potenziale idrico - da una zona a maggior potenziale verso una zona a minore potenziale idrico, chiaramente - giacché stiam parlando di un movimento termodinamicamente spontaneo. Quindi è chiaro che, se in una zona "A" dovessi avere un Ψp molto negativo piuttosto che in un'altra zona "B", assisterò ad un movimento dell'acqua dalla zona "B" verso "A". E fin qui ci siamo.
Ora, mi han detto che questo Ψp diventa negativo quando la pressione diventa inferiore a quella atmosferica. E a tal riguardo, è stato tirato fuori il problema del menisco: quanto piu' piccolo è il raggio di curvatura del menisco all'interfaccia aria-acqua (in base alla formuletta del primo intervento) tanto piu' forte sarà il movimento dell'acqua VERSO la zona in cui si è formato questo menisco.
Sembra che questo sia lo stesso principio alla base del movimento dell'acqua nei pori del terreno per lunghe distanze - o anche della famosa ascesa della linfa di cui parlavo prima.
Vi risulta tutto questo?
Alla fine dei conti il problema è sempre quello: stando a quel che mi hanno detto - laddove c'è un menisco, si crea una zona di bassa pressione e si simula un "effetto cannuccia". Ma a me sembra una cosa totalmente campata in aria!
Ciao di nuovo IndigoBerry.
Ancora c'è un po' di confusione nei tuoi ragionamenti, in particolare a volte confondi le cause con gli effetti...
Sì te l'assicuro. Non c'è nessuna pressione inferiore a quella atmosferica, il meccanismo è quello che ho cercato di descriverti nel messaggio precedente.
No. O meglio mi risultano i concetti a cui ti riferisci, ma non nel modo in cui ne parli.
Come ti ho detto rilevo una confusione tra cause e effetti.
Il concetto di capillarità si basa sulla descrizione precedente e il potenziale idrico non c'entra con il fenomeno, nel senso che è uno degli effetti del fenomeno non la causa.
Il potenziale idrico è l'energia potenziale che ha l'acqua in un certo suolo, tenendo conto dei possibili effetti di capillarità (e di altri fenomeni) legati a quel suolo. Tipicamente l'acqua in un suolo a causa di questi fenomeni ha energia potenziale inferiore a quella che avrebbe a quella quota, quindi in pratica quel suolo "risucchierebbe" (termine improprio) acqua che si troverebbe da un'altra parte ad un'altra quota (o anche ad una quota leggermente inferiore) grazie a fenomeni di capillarità (e altri fenomeni).
Questo potenziale può essere visto come la somma di vari contributi tra cui quello dovuto alla capillarità: a causa di fenomeni di capillarità in pratica al potenziale normale gravitazionale, legato solo alla quota, si sottrae un contributo che tiene conto appunto di fenomeni di capillarità. Poi si può immaginare che l'acqua, potendo salire dentro il terreno per effetto di capillarità, è come se venisse risucchiata da una pressione inferiore a quella atmosferica, ma è un modo di vedere il fenomeno non ciò che lo innesca veramente.
Il discorso del raggio di curvatura del menisco legato a questa fittizia depressione nei termini in cui tu lo descrivi con quella formula non lo trovo corretto.
Infatti la trovo anch'io campata in aria.
Non ho capito cosa studi e a che livello, se mi indirizzi ad una fonte da cui posso leggere da dove hai tratto le conclusioni che hai riportato, o che ti hanno riportato, posso provare a essere più preciso.
Ancora c'è un po' di confusione nei tuoi ragionamenti, in particolare a volte confondi le cause con gli effetti...
"IndigoBerry":
Quindi tu mi assicuri che il fenomeno del menisco sopracitato non comporti lo sviluppo di una pressione inferiore rispetto a quella atmosferica? Io vorrei tanto accontentarmi così, perché in effetti non mi occupo di fisica, ma di nozioncine di fisica applicata in una maniera talmente tanto esemplificatoria da risultare fuorviante. Però mi è stato detto tutt'altro.
Sì te l'assicuro. Non c'è nessuna pressione inferiore a quella atmosferica, il meccanismo è quello che ho cercato di descriverti nel messaggio precedente.
"IndigoBerry":
Per farla breve, mi è stato menzionato il concetto di Potenziale Pressorio (Ψp) dell'acqua. E' una grandezza che, con altri potenziali, concorre a definire il potenziale idrico.
Ψp è proprio dato dalla differenza di pressione "assoluta" rispetto alla pressione atmosferica (e questa differenza può essere effettivamente negativa).
[...]
Ora, mi han detto che questo Ψp diventa negativo quando la pressione diventa inferiore a quella atmosferica. E a tal riguardo, è stato tirato fuori il problema del menisco: quanto piu' piccolo è il raggio di curvatura del menisco all'interfaccia aria-acqua (in base alla formuletta del primo intervento) tanto piu' forte sarà il movimento dell'acqua VERSO la zona in cui si è formato questo menisco.
Sembra che questo sia lo stesso principio alla base del movimento dell'acqua nei pori del terreno per lunghe distanze - o anche della famosa ascesa della linfa di cui parlavo prima.
Vi risulta tutto questo?
No. O meglio mi risultano i concetti a cui ti riferisci, ma non nel modo in cui ne parli.
Come ti ho detto rilevo una confusione tra cause e effetti.
Il concetto di capillarità si basa sulla descrizione precedente e il potenziale idrico non c'entra con il fenomeno, nel senso che è uno degli effetti del fenomeno non la causa.
Il potenziale idrico è l'energia potenziale che ha l'acqua in un certo suolo, tenendo conto dei possibili effetti di capillarità (e di altri fenomeni) legati a quel suolo. Tipicamente l'acqua in un suolo a causa di questi fenomeni ha energia potenziale inferiore a quella che avrebbe a quella quota, quindi in pratica quel suolo "risucchierebbe" (termine improprio) acqua che si troverebbe da un'altra parte ad un'altra quota (o anche ad una quota leggermente inferiore) grazie a fenomeni di capillarità (e altri fenomeni).
Questo potenziale può essere visto come la somma di vari contributi tra cui quello dovuto alla capillarità: a causa di fenomeni di capillarità in pratica al potenziale normale gravitazionale, legato solo alla quota, si sottrae un contributo che tiene conto appunto di fenomeni di capillarità. Poi si può immaginare che l'acqua, potendo salire dentro il terreno per effetto di capillarità, è come se venisse risucchiata da una pressione inferiore a quella atmosferica, ma è un modo di vedere il fenomeno non ciò che lo innesca veramente.
Il discorso del raggio di curvatura del menisco legato a questa fittizia depressione nei termini in cui tu lo descrivi con quella formula non lo trovo corretto.
"IndigoBerry":
Alla fine dei conti il problema è sempre quello: stando a quel che mi hanno detto - laddove c'è un menisco, si crea una zona di bassa pressione e si simula un "effetto cannuccia". Ma a me sembra una cosa totalmente campata in aria!
Infatti la trovo anch'io campata in aria.
Non ho capito cosa studi e a che livello, se mi indirizzi ad una fonte da cui posso leggere da dove hai tratto le conclusioni che hai riportato, o che ti hanno riportato, posso provare a essere più preciso.
"Faussone":
[.....]Il discorso del raggio di curvatura del menisco legato a questa fittizia depressione nei termini in cui tu lo descrivi con quella formula non lo trovo corretto.
Ho riflettuto su questo (riflessioni di ritorno a casa dall'ufficio
) e forse ho capito cosa si intende..Per depressione si intende non la pressione dell'aria sopra il menisco, che come dicevo è sempre pari alla pressione atmosferica (non c'è nessuna depressione che aspira l'acqua nel menisco), ma alla pressione dell'aria immediatamente sotto il menisco, nel fluido immediatamente sotto la superficie del menisco (in realtà questo vale per menischi concavi, per menischi convessi si ha una sovrapressione).
Tale depressione è dovuta al fatto che le varie forze di adesione combinate con tensione superficiale ed il peso tendono a "tirare" l'acqua che si trova più in alto rispetto alla quota che occuperebbe in assenza di capillarità (più basso nel caso di menischi convessi). Se vogliamo questa differenza di pressione può essere anche posta uguale a $rho g h$ con $rho$ densità, $g$ accelerazione di gravità e $h$ differenza tra altezza del menisco e altezza della superficie libera senza menisco.
La formula quindi va scritta come
$Delta p = -\frac{2 T}{R}$
e $Delta p$ è da intendere come differenza di pressione tra sotto e sopra il menisco.
Spero ora sia tutto chiaro.
Salve a tutti,
l'argomento trattato in questa sezione del forum mi interessa particolarmente perchè sto preparando l'esame di fisiologia vegetale e questo è un dubbio che mi affligge ormai da giorni senza venirne a capo.Premetto che non sono molto ferrata su certi concetti di fisica, ma vorrei ugualmente comprendere il meccanismo di risalita della linfa nei condotti xilematici.La forza motrice per questo processo non è la capillarità; infatti questa proprietà dell'acqua consente la risalita della linfa solo per 150 cm, ma esistono alberi alti anche 30-40 m. La forza che interviene, secondo la teoria detta tensione-coesione,è la traspirazione e cito testualmente il mio libro di fisiologia vegetale: "Secondo questa teoria, l'ascesa della linfa nei vasi è dovuta ad un gradiente di potenziale dell'acqua che si instaura tra foglie e radici. Questo gradiente è determinato dalla perdita di acqua dalle superfici delle cellule del mesofillo fogliare a causa della traspirazione. Infatti, la perdita di acqua per evaporazione dalle pareti cellulari del mesofillo genera una pressione idrostatica negativa che viene trasmessa fino ai vasi xilematici.Tale pressione negativa é LA DIRETTA CONSEGUENZA DELL'ELEVATO VALORE DI TENSIONE SUPERFICIALE DELL'ACQUA (questo è ciò che non ho capito!!!) e quindi della coesione tra le molecole di acqua generata dalla sua polarità. In altre parole, la perdita di acqua per traspirazione da parte delle foglie genera un ∆ψ dell'acqua che funge da motore per la risalita di acqua dalle radici. Pertanto sono proprio le caratteristiche chimico-fisiche dell'acqua a permettere la formazione di una vera e propria colonna di acqua che viene tirata dall'alto. La forza che guida il movimento dell'acqua è generata dalla combinazione tra le proprità chimico-fisiche dell'acqua e le caratteristiche microstrutturali delle superfici evaporanti, che è rappresentata dalla parete cellulare delle cellule del mesofillo fogliare. Tale superficie è catratterizzata da una struttura fibrillare con una tessitura provvista di pori fisici di dimensioni molecolari.Ne consegue che, in seguito all'evaporazione l'acqua genera un menisco a livello di tali pori. Il raggio di curvatura di tali menischi è sufficientemente piccolo da sostenere colonne di acqua alte più di 100 m.....A CAUSA DELLLA TENSIONE SUPERFICIALE E DEL PICCOLO RAGGIO DI CURVATURA DEL MENISCO A LIVELLO DELLA SUPERFICIE EVAPORATIVA,L'EVAPORAZIONE ABBASSA IL POTENZIALE DELL'ACQUA DELLE ADIACENTI REGIONI, INCLUSO QUELLO DEGLI ELEMENTI XILEMATICI. Tale variazione è trasmessa lungo tutta la pianta. In questo modo l'evaporazione stabilisce dei gradienti di pressione o tensione lungo la via di traspirazione dell'acqua della pianta. Ciò causa un flusso di acqua dal suolo fino alle foglie".
Un processo analogo si verifica anche nel suolo quando le radici assorbono l'acqua.
Scusate se ho scritto tanto, ma è solo per chiarezza. Spero che avrete la pazienza e la coretesia di leggere e rispondermi. Per me sarebbe davvero importante, non so più dove sbattere la testa! Grazie.
l'argomento trattato in questa sezione del forum mi interessa particolarmente perchè sto preparando l'esame di fisiologia vegetale e questo è un dubbio che mi affligge ormai da giorni senza venirne a capo.Premetto che non sono molto ferrata su certi concetti di fisica, ma vorrei ugualmente comprendere il meccanismo di risalita della linfa nei condotti xilematici.La forza motrice per questo processo non è la capillarità; infatti questa proprietà dell'acqua consente la risalita della linfa solo per 150 cm, ma esistono alberi alti anche 30-40 m. La forza che interviene, secondo la teoria detta tensione-coesione,è la traspirazione e cito testualmente il mio libro di fisiologia vegetale: "Secondo questa teoria, l'ascesa della linfa nei vasi è dovuta ad un gradiente di potenziale dell'acqua che si instaura tra foglie e radici. Questo gradiente è determinato dalla perdita di acqua dalle superfici delle cellule del mesofillo fogliare a causa della traspirazione. Infatti, la perdita di acqua per evaporazione dalle pareti cellulari del mesofillo genera una pressione idrostatica negativa che viene trasmessa fino ai vasi xilematici.Tale pressione negativa é LA DIRETTA CONSEGUENZA DELL'ELEVATO VALORE DI TENSIONE SUPERFICIALE DELL'ACQUA (questo è ciò che non ho capito!!!) e quindi della coesione tra le molecole di acqua generata dalla sua polarità. In altre parole, la perdita di acqua per traspirazione da parte delle foglie genera un ∆ψ dell'acqua che funge da motore per la risalita di acqua dalle radici. Pertanto sono proprio le caratteristiche chimico-fisiche dell'acqua a permettere la formazione di una vera e propria colonna di acqua che viene tirata dall'alto. La forza che guida il movimento dell'acqua è generata dalla combinazione tra le proprità chimico-fisiche dell'acqua e le caratteristiche microstrutturali delle superfici evaporanti, che è rappresentata dalla parete cellulare delle cellule del mesofillo fogliare. Tale superficie è catratterizzata da una struttura fibrillare con una tessitura provvista di pori fisici di dimensioni molecolari.Ne consegue che, in seguito all'evaporazione l'acqua genera un menisco a livello di tali pori. Il raggio di curvatura di tali menischi è sufficientemente piccolo da sostenere colonne di acqua alte più di 100 m.....A CAUSA DELLLA TENSIONE SUPERFICIALE E DEL PICCOLO RAGGIO DI CURVATURA DEL MENISCO A LIVELLO DELLA SUPERFICIE EVAPORATIVA,L'EVAPORAZIONE ABBASSA IL POTENZIALE DELL'ACQUA DELLE ADIACENTI REGIONI, INCLUSO QUELLO DEGLI ELEMENTI XILEMATICI. Tale variazione è trasmessa lungo tutta la pianta. In questo modo l'evaporazione stabilisce dei gradienti di pressione o tensione lungo la via di traspirazione dell'acqua della pianta. Ciò causa un flusso di acqua dal suolo fino alle foglie".
Un processo analogo si verifica anche nel suolo quando le radici assorbono l'acqua.
Scusate se ho scritto tanto, ma è solo per chiarezza. Spero che avrete la pazienza e la coretesia di leggere e rispondermi. Per me sarebbe davvero importante, non so più dove sbattere la testa! Grazie.
Allego anche il link di un'immagine che credo possa essere utile
http://www.uic.edu/classes/bios/bios100 ... /model.gif
http://www.uic.edu/classes/bios/bios100 ... /model.gif
Cara Bruny86,
ma da dove viene quella descrizione: è orribile!
Si mescolano concetti e fenomeni tra loro, senza dare alcun chiarimento e generando solo confusione: in particolare il discorso sulla tensione superficiale e il raggio di curvatura è terribile...
Lo credo che non hai capito!
Secondo me il processo è guidato tra tre fenomeni: l'osmosi, la capillarità e la traspirazione che genera una depressione nei condotti. Siccome son pigro ho visto se qualcuno su internet ha già spiegato il fenomeno e ho fatto una ricerca basata su quei tre termini.
Il primo sito che è trovato è questo qua, che già dà una spiegazione molto più comprensibile mi pare.
ma da dove viene quella descrizione: è orribile!Si mescolano concetti e fenomeni tra loro, senza dare alcun chiarimento e generando solo confusione: in particolare il discorso sulla tensione superficiale e il raggio di curvatura è terribile...
Lo credo che non hai capito!
Secondo me il processo è guidato tra tre fenomeni: l'osmosi, la capillarità e la traspirazione che genera una depressione nei condotti. Siccome son pigro ho visto se qualcuno su internet ha già spiegato il fenomeno e ho fatto una ricerca basata su quei tre termini.
Il primo sito che è trovato è questo qua, che già dà una spiegazione molto più comprensibile mi pare.
Caro Fassino,
grazie per la celere risposta . Purtroppo per me la fonte di quanto ho riportato nel messaggio precedente è il mio libro di fisiologiavegetale, tra i cui aautori c'è anche la mia professoressa.
Il link che mi hai segnalato è molto chiaro, ma non risolve il mio dubbio, ovvero: perché la traspirazione genera una pressione idrostatica negativa? E perché la questa pressione idrostatica negativa è la diretta conseguenza della tensione superficiale ddell'acqua?
Ancora grazie mille!
grazie per la celere risposta . Purtroppo per me la fonte di quanto ho riportato nel messaggio precedente è il mio libro di fisiologiavegetale, tra i cui aautori c'è anche la mia professoressa.
Il link che mi hai segnalato è molto chiaro, ma non risolve il mio dubbio, ovvero: perché la traspirazione genera una pressione idrostatica negativa? E perché la questa pressione idrostatica negativa è la diretta conseguenza della tensione superficiale ddell'acqua?
Ancora grazie mille!
Perdonami per l'errore nel nome, ho risposto con il cellulare e il correttore automatico ha corretto "Faussone" con "Fassino". Scusa!
Insomma il correttore automatico conosce Fassino, ma non Faussone, come dire ne sa più di nomi di politici che di nomi di personaggi letterari: Faussone è il montatore (nel senso di colui che monta impianti per industria di vario tipo, non in senso ...biblico/biologico 
) di un piacevolissimo libro di Primo Levi "La chiave a stella" ispirato a storie/esperienze/viaggi di lavoro vissuti o riportati.
Spero di non aver commesso reato di lesa maestà, visto che il libro è scritto da autorevoli professori, devo confermarti però che io non sono in grado di comprendere davvero nulla da quella descrizione (e certo non sono un genio, ma alcuni concetti di base di fisica credo di conoscerli..)
Riguardo alla domanda sulla traspirazione, pressione idrostatica negativa e tensione superficiale ti descrivo come io interpreterei il fenomeno.
Innanzitutto ti dico che io non userei mai l'accezione "pressione idrostatica negativa" che si presta a molti malintesi, una pressione negativa non esiste, o almeno chiamarla pressione è fuorviante, molto meglio chiamarla tensione.
Io il fenomeno lo vedrei così: la traspirazione fa evaporare alcune molecole d'acqua, quindi lo spazio rimasto vuoto deve essere occupato da altre molecole d'acqua presenti nella pianta, ma lo spazio occupato da queste altre molecole deve essere a sua volta occupato da altre molecole e così via, fino a generare un flusso di molecole dalle radici alle foglie.
Tutto questo fenomeno è possibile perché l'acqua ha una certa tensione superficiale che fa sì appunto che le molecole siano legate le une alle altre per cui "tirando" una molecola d'acqua questa riesce a "tirarsi" dietro tutte le altre ad esse legate.
Ovvio che questo fenomeno può avvenire se l'acqua è confinata in canali (interstizi) molto stretti, altrimenti la tensione superficiale non riesce a tenere insieme le molecole (tirando via un pugno d'acqua da un secchio non riusciamo a svuotare il secchio tutto in una volta infatti )
Forse è una descrizione alla buona, ma secondo me è qualitativamente migliore e più chiara di quella riportata nel testo che hai messo che vuole usare nozioni di fisica apparentemente più rigorose, ma in maniera non proprio corretta, senza alla fine arrivare a nulla.
Molto carino invece l'esempio del "picchio che beve" in quel link che ti ho riportato io che chiarisce come la fonte di energia per pompare l'acqua dalle radici alla fine viene dall'energia termica del Sole.
) di un piacevolissimo libro di Primo Levi "La chiave a stella" ispirato a storie/esperienze/viaggi di lavoro vissuti o riportati."Bruny86":
Purtroppo per me la fonte di quanto ho riportato nel messaggio precedente è il mio libro di fisiologiavegetale, tra i cui aautori c'è anche la mia professoressa.
Spero di non aver commesso reato di lesa maestà, visto che il libro è scritto da autorevoli professori, devo confermarti però che io non sono in grado di comprendere davvero nulla da quella descrizione (e certo non sono un genio, ma alcuni concetti di base di fisica credo di conoscerli..)
Riguardo alla domanda sulla traspirazione, pressione idrostatica negativa e tensione superficiale ti descrivo come io interpreterei il fenomeno.
Innanzitutto ti dico che io non userei mai l'accezione "pressione idrostatica negativa" che si presta a molti malintesi, una pressione negativa non esiste, o almeno chiamarla pressione è fuorviante, molto meglio chiamarla tensione.
Io il fenomeno lo vedrei così: la traspirazione fa evaporare alcune molecole d'acqua, quindi lo spazio rimasto vuoto deve essere occupato da altre molecole d'acqua presenti nella pianta, ma lo spazio occupato da queste altre molecole deve essere a sua volta occupato da altre molecole e così via, fino a generare un flusso di molecole dalle radici alle foglie.
Tutto questo fenomeno è possibile perché l'acqua ha una certa tensione superficiale che fa sì appunto che le molecole siano legate le une alle altre per cui "tirando" una molecola d'acqua questa riesce a "tirarsi" dietro tutte le altre ad esse legate.
Ovvio che questo fenomeno può avvenire se l'acqua è confinata in canali (interstizi) molto stretti, altrimenti la tensione superficiale non riesce a tenere insieme le molecole (tirando via un pugno d'acqua da un secchio non riusciamo a svuotare il secchio tutto in una volta infatti
)Forse è una descrizione alla buona, ma secondo me è qualitativamente migliore e più chiara di quella riportata nel testo che hai messo che vuole usare nozioni di fisica apparentemente più rigorose, ma in maniera non proprio corretta, senza alla fine arrivare a nulla.
Molto carino invece l'esempio del "picchio che beve" in quel link che ti ho riportato io che chiarisce come la fonte di energia per pompare l'acqua dalle radici alla fine viene dall'energia termica del Sole.
Faussone grazie per la spiegazione, hai confermato l'idea che mi ero fatta anch'io. E ancora grazie per il link, che è molto chiaro ed esplicativo; visto che l'esame è scritto, di sicuro trarrò spunto per la risposta ad un'eventuale domanda sulla forza che muove la linfa nei vasi xilematici. Ormai mi sono rassegnata al fatto che la spiegazione sul libro è confusionaria e quindi l'importante è aver compreso il senso del processo.
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