2.3.5 MEDINDO A TENSÃO SUPERFICIAL E A ENERGIA DE SUPERFÍCIE (I)

Historicamente, a teoria de Tensão Superficial foi postulada pela primeira vez no século XVIII e utiliza os conceitos de hidrostática para explicar a ascensão capilar. O conceito de Energia de Superfície (E) faz parte da Teoria da Termodinâmica e foi desenvolvido por W. Gibbs, na segunda metade do século XIX. A teoria inicial da Tensão Superficial (hidrostática) não inclui a influência da temperatura.

Por definição, energia de superfície (γ) é o trabalho necessário para se criar uma unidade de área nova. A unidade de medida usada para energia de superfície é \(Joule(J)/m^{2}\), que equivale a N/m, usada para tensão superficial. O fato de que a força por unidade de comprimento equivale a energia por unidade de área pode ser verificado pelo comportamento de uma película de sabão em uma moldura de arame, que pode ser puxada (Figura 2.3.5). Sendo γ a tensão superficial do sabão-ar, será necessária uma força \(f=2\gamma l\) para manter em repouso a peça móvel do arame (há duas superfícies do sabão-ar que resistem a F). A energia de superfície é a energia necessária para aumentar a área superficial. Se o arame for movido para a direita de uma distância dx, será criada a área 2.l.dx às custas do trabalho f.dx . A tensão superficial será, portanto:
\[\frac{Trabalho}{Area}= \frac{Fdx}{2ld x}=\frac{2\gamma ldx}{2ldx} = \gamma \tag{3.1}\]

12e

Figura 2.3.5 – Tensão Superficial em uma película de sabão.