CPI (Curioso pero inútil)

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Consultorio CPI (V): Capilaridad

¡Están ustedes preguntando de lo lindo, estimados lectores! En CPI estamos orgullosos de ser un servicio público científico. No dejen de hacernos preguntas. Por cierto, quiero darles las gracias por no ponerme en ridículo cuando del consultorio IV pasé al consultorio VI :) Compenso poniendo el consultorio V, aunque sea a destiempo.

Eneko nos pregunta:

Buenas, siempre me gusta preguntar la siguiente cuestion a mis amigos/conocidos y todavia no he conseguido que nadie me demuestre la causa:

Por que, cuando acercamos un terron de azucar hasta el café y lo sumergimos minimamente, el cafe sube hasta llenarlo completamente?

Este efecto tb se ve mucho en pantalones que llegan hasta el suelo, pisas minimamente un charco y zas! He llegado a ver mujeres que les llega hasta la rodilla lo mojado 😛

Nos hallamos ante dos casos de capilaridad. Se trata de un efecto que ocurre a) cuando un líquido se pone en contacto con un material poroso y b) las fuerzas intermoleculares entre el material y el líquido son mayores que las de las propias moléculas del líquido (fuerzas de cohesión).
Ilustraremos nuestro ejemplo con la siguiente imagen:


En ambos casos hemos introducido un tubo de vidrio en el vaso. Como las fuerza moleculares vidrio-agua son mayores que las de agua-agua, el agua se ve impelida a trepar por el tubo, hasta que la suma de fuerzas agua-agua + gravedad se iguale con las de agua-vidrio. Al mercurio le pasa justo lo contrario: como las fuerzas intermoleculares mercurio-mercurio son mayores que las de vidrio-mercurio, baja por el tubo. Como detalle CPI, añadiremos que en el primer caso el menisco (el disco de líquido que queda expuesto al aire dentro del tubo) es cóncavo en el caso del agua y convexo en el caso del mercurio.

La altura a la que puede trepar el líquido por el tubo (o el terrón) depende de varios factores; como bien dice la entrada de la Wikipedia:


Puede apreciarse que cuanto menor el el diámetro del tubo o poro, mayor será la altura a la que suba el líquido. Las fuerzas intermoleculares son las que hacen trepar al café por el terrón, y al agua por el pantalón. Hay casos extremos de capilaridad, como por ejemplo el famoso caso del “roscón de reyes del día 11 de enero”, en el que un trozo de roscón de 200 gramos, tras cinco días desecándose, puede llegar a absorber 1,5 litros de café con leche al mojarlo. Hay leyendas que dicen que si uno se lo toma sin mojarlo, succionará por capilaridad la sangre de sus venas…

20 comentarios en “Consultorio CPI (V): Capilaridad

  • Además gracias a la capilaridad los árboles son capaces de hacer que el agua que recogen del suelo con las raíces (y la savia) suba por su interior… Es la forma en que las plantas hacen que sus líquidos internos fluyan y se muevan sin necesidad de un corazón…

    😛

  • Optimus-prime dice:

    Curioso no olvides nuestra cita el 27-01 a las cinco!!!; cervecita, patatillas……………

  • Remo dice:

    Esto empieza a preocuparme: mis amigos se comunican conmigo dejándome comentarios en el blog, en lugar de llamarme por teléfono… :) Oído cocina, Optimus.

  • Juan dice:

    Así que, DE VERDAD, las galletas maría absorben la leche por “fuerzas intermoleculares”!?
    ¿Lo que explicas con un tubo de cristal, agua y mercurio, también es aplicable a materiales porosos?

    Ya veo que lo dices en una frase al final, pero muy de pasada. Yo pensaba que un pantalón o un pañuelo mojado en agua se empapa porque el agua rellena los poros que hay entre el tejido 😕

    Pero era una suposición poco científica que me hice :)

    Lo último: ¿qué quiere decir exactamente “la fuerza agua-agua es mayor que la fuerza agua-cristal”?

  • Gauss dice:

    Muy relacionado con la capilaridad está el fenómeno de la tensión superficial. Y digo esto porque hablando de anécdotas (como la del Roscón de Reyes) yo tuve una verídica sorprendente relacionada con la capilaridad.

    Fue en el laboratorio donde usábamos un tubo invertido de 50 ml de agua para recoger gases introduciéndolo en un vaso de precipitados lleno de agua.

    Tras haber acabado el experimento decidí sacar el tubo del agua que aún contenía unos 40 ml de H2O y dejar que la propia acción de la gravedad lo vaciase y así ya continuar con otras mediciones. El agua no cayó. Teniendo en cuenta que había 40 ml de agua y una apertura de unos 2 centímetros de diamétro la tensión superficial en aquel momento era enorme. Nos dejó a todos sorprendidos.

  • Remo dice:

    Juan: En efecto. Un material poroso no es más que un material “lleno de tubitos”, ¿no?

    Las fuerzas intermoleculares son las responsables de la tensión superficial del agua. Las moléculas de agua se atraen unas a otras (a eso le llamo la fuerza agua-agua). Si las moléculas de silicio amorfo (vidrio) atraen más a las moléculas de agua que las propias moléculas de agua, entonces el agua “trepará” por el vidrio.
    Tu suposición de que el agua rellena los poros es correcta, pero no explica por qué lo hace venciendo incluso la fuerza de la gravedad. Hace falta el hecho de que la interacción entre las moléculas de ambos materiales sea mayor que la del líquido sólo.

  • Agnes dice:

    Remo, yo tengo un recuerdo de Protoconsultorio CPI… Me acuerdo que hará unos diez años te pregunté por qué la gotita de agua se quedaba ahí pegada al grifo y no caía por la fuerza de la gravedad. Y me contaste lo de la tensión superficial ;D En fin, entrañables recuerdos familiares…

  • Eneko dice:

    Muchas gracias por la explicación, la respuesta empírica es lo que me hacia falta.

    Un 10 para vosotros!

  • Treiral_ dice:

    mwahahah, una gran explcicación y un metodo para librarme al fin de mi suegra, jurs jurs, ¿quedarán roscones de reyes aún en alguna nevera?

  • Garvm dice:

    Si calculamos la fórmula con agua y el diámetro típico de los vasos del xilema de una planta leñosa la altura de la columna sale cercana a 60 cm. Lo cual es claramente insuficiente para subir agua a la copa de una sequoia de 100 metros de altura.

    La capilaridad ayuda, pero el movimiento del agua de la raíz a la copa se produce principalmente por ósmosis, al aumentar con la evaporación la concentración de sales en las hojas.

    ¿Me pone un café con leche para mi y otro para el roscón?

  • i-Tor dice:

    La leche, cada vez me siento más aforunado de conocer este blog. Llevo mucho tiempo leyéndoos, y tal vez no sea la entrada que más me haya chocado para presentarme, pero esque conseguís que lea cada nueva “cepinutilidad” con un montón de ganas, y dejarme con la intención de escribir un comentari, cuando me asalta el “¿pero y qué pongo? ¿Muy bien, plas plas?”.

    Pero nada, uno ya se ha desvirgado aquí, y supongo que aunque lo que tenga que decir no sea de “ooh…”, me cortaré un poco menos para agradeceros la estupendísima labor que lleváis a cabo aquí.

    Un saludo y a seguir así, sois geniales.

  • Hugo dice:

    Tengo entendido que la cuestión de la altura a la que llega el agua en el pantalón se debe a otro motivo. Cuando caminamos mantenemos una pierna quieta y movemos otra para arriba. Durante este proceso vamos “arrastrando” el agua. Es así que solo necesitas dar unos cuantos pasos para ir arrastrando el agua ya arrastrada hasta que esta llegue a tus rodillas.

    Me quedé pensando en lo que dijo Garvm sobre el accionar de la ósmosis. Lo que me pregunto es lo siguiente: ¿No podríamos considerar a la ósmosis como un tipo de capilaridad? ¿Cuando un gas, como ser un perfume, se expande desde el el extremo de un cuarto hasta dispersarse totalmente en el mismo, no podríamos hablar de montones de invisibles tubitos que transportan el perfume debido a que la fuerza perfume-aire es mayor que la fuerza perfume-perfume?

  • Carlos dice:

    “¿Cuando un gas, como ser un perfume, se expande desde el el extremo de un cuarto hasta dispersarse totalmente en el mismo, no podríamos hablar de montones de invisibles tubitos que transportan el perfume debido a que la fuerza perfume-aire es mayor que la fuerza perfume-perfume?”

    Tampoco, es una simple disolución de un gas dentro de otro. Simplemtne la concentación de perfume tiende a igualarse en toda la habitación.

  • NeoRaist dice:

    Si, creo q carlos tiene razon, al igual que tenemos vapor de agua expandido por igual por la atmosfera(en condiciones ideales?:P) tenemos el perfume. Este año no tengo termo, pero creo recordar que PV/T=cte

  • Silvano dice:

    Yo soy una mal comunicador, pero este me parece un momento muy apropiado para hablar de superfluided.

    Si, cuando un líquido alcanza este estado, a temperaturas cercanas al cero absoluto (0 K = -273 ºC), trepará por las paredes del vaso hasta que éste se vacíe.

    Por favor, que alguien lo explique con más claridad y exactitud, a mi ya se me han olvidado mis clases de termodinámica.

  • Heimy dice:

    Al nombrar Juan la galleta me acordé del libro “Cómo mojar una galleta”, del IgNóbel Len Fisher. Es un libro de divulgación que está lleno de experimentos de ese tipo. Altamente recomendable, y CPI como él solo.

  • Remo dice:

    Lo conozco, Heimy. El tal Fisher se lo tomó con mucho humor y cuando le dieron el IgNobel aprovechó para expandir el artículo original (el de la galleta) con unas cuantas cosas más para sacar el libro. No es de mis favoritos por su estilo de escritura, un tanto cíclopeo, pero no está mal.

  • jose314 dice:

    Basta con colocar 2 vasos, uno lleno de agua y el otro vacío y comunicarlos con un pedazo de tela, se observará que después de un cierto tiempo tendremos que disminuye el nivel del agua del vaso lleno y aumenta el del vaso vacío.

    Es un experimento que hice personalmente porque me senti esceptico al respecto

  • Estridente dice:

    Nunca habeis provado a ir cn pantalones d campana un dia q sta lloviendo?

    Ahí si que se xperimenta la capilaridad n primera persona

  • […] Así que tenemos ya la condensación. Ahora nos falta un dato fundamental, y es que hay dos maneras principales de condensación: en pequeñas gotitas y en forma de película, pero no de película de cine, sino de fina lámina de líquido. Según el tipo de material y otros factores, el agua tiende a formar pequeñas esferas al condensarse sobre él o, por el contrario, se puede depositar en una fina película. Normalmente, en los materiales más porosos se forman gotitas, mientras que en materiales mejor pulidos se forma película. También influye la capilaridad. En superficies que atraigan poco a las moléculas de agua, cuando ésta se condense formará gotitas esféricas y compactas, que permanecerán aisladas hasta que haya muchas. Si en cambio la superficie del material atrae mucho a las moléculas de agua, cada gotita que se vaya formando tiende a aplanarse y en cuanto hay unas pocas se juntan y forman una película. Puede apreciarse claramente cómo la condensación en forma de película (laminar) no impide ver bien el material, mientras que las diminutas gotitas sí. […]

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