L'H2O è la sostanza più diffusa sulla terra: - il 97,3% si trova negli oceani e continenti, - il 2,7% è presente sotto forma gassosa nell'atmosfera.

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1 L'H2O è la sostanza più diffusa sulla terra: - il 97,3% si trova negli oceani e continenti, - il 2,7% è presente sotto forma gassosa nell'atmosfera. È stato calcolato che gli oceani contengono 1350 milioni di Km cubici di H2O, e che altri 770, sono sottoterra in varie forme (anche come acqua di cristallizzazione), ed infine che 28 milioni sono ghiacciati nelle calotte polari. L'H2O è l'unica sostanza che a seconda della temperatura e della pressione, si presenta in tutti e tre gli stati fisici: (ghiaccio - SOLIDO/LIQUIDO/GAS - vapore d'acqua);

2 L'H20 ha il potere solvente più elevato di qualsiasi altro liquido; pertanto è praticamente impossibile ottenere acqua pura. Le acque minerali contengono disciolti dei sali in piccole quantità ed anche vi sono disciolti dei gas tra cui l anidride carbonica (C02). L'H2O ha la capacità di assorbire molto più calore relativamente a qualsiasi altro composto: si dice per questo che l'acqua ha una "capacità termica" molto elevata, e quindi l'acqua è utile per raffreddare l'ambiente incorporando essa molto calore (es.: rinfrescarsi con una doccia), ed anche per mantenere il calore (es.: borsa dell'acqua calda in quanto accumula e mantiene il calore). I laghi ed i mari trattenendo il calore estivo, mitigano le temperature basse invernali nei pressi delle loro rive; quando l'acqua è riscaldata evapora con maggior difficoltà di qualsiasi altro liquido, inoltre conduce bene il calore e bolle a temperatura molto più elevata (100 Gradi Centigradi) rispetto agli altri liquidi esistenti, a temperatura e pressione ambiente;

3 L'H20 solidifica a "zero" gradi centigradi; quando viene raffreddata, mentre tutti gli altri liquidi diminuiscono di volume, l'acqua viceversa, aumenta di volume; questo vuol dire che l'acqua che raffredda vicino a zero gradi, diviene man mano meno densa e quando diventa ghiaccio quest'ultimo galleggia sull'acqua liquida. (Il massimo di densità dell'acqua é a + 4 gradi Centigradi). La proprietà del ghiaccio di galleggiare sull'acqua liquida è decisamente importante per il mantenimento della vita sulla terra, perché, le superfici ghiacciate, galleggiando, tengono protetti gli strati sottostanti da successivi raffreddamenti, così che essi rimangano liquidi; pertanto diviene possibile il perpetuarsi della vita acquatica sotto lo strato di ghiaccio superficiale. Inoltre l'acqua è trasparente alla radiazione visibile, condizione quest'ultima decisamente importante per la vita.

4 Gli esseri viventi primitivi sono formati da piccole cellule, chiuse entro una membrana, nella quale la percentuale di acqua è oltre il 98%. I primi animali sono stati probabilmente simili alle attuali "meduse", la cui composizione, è di circa il 95% di acqua. Le piante hanno anche esse un'alta percentuale di acqua nella loro costituzione, (in media l'80%) ed i mammiferi (anche l'uomo) hanno una composizione media nella quale l'acqua è circa il 70%. L'acqua è quindi una sostanza importantissima per la vita sulla terra.

5 Osserviamo l acqua che gocciola da un rubinetto chiuso male. Ogni goccia che si forma rimane attaccata al rubinetto per un istante, prima di cedere alla gravità e di cadere in forma di sfera, ben delimitata dalla superficie esterna che la racchiude. Un altro modo per vedere la tensione superficiale in azione è quello di osservare i vani sforzi che fa' un insetto per uscire dall'acqua: una volta forata la pellicola superficiale dell'acqua, questa, per minimizzare la sua superficie, si avviluppa attorno al corpo dell'insetto, intrappolandolo.

6 Al contrario, gli insetti pattinatori, come le idrometre e i gerridi, sfruttano la tensione superficiale per pattinare sull'acqua senza affondare: possono così spostarsi sull'acqua, e cibarsi di quegli insetti che vi rimangono invischiati dalle forze di tensione superficiale. Questi insetti che camminano sull'acqua sono provvisti di peli superficiali ricoperti di oli, cioé sostanze idrofobe che respingono l'acqua e permettono alla parte terminale delle zampe di non forare la membrana superficiale dell'acqua.

7 La capacità di pattinare sull'acqua, non è però relegata ai soli insetti: ne è capace anche il basilisco. Vive nelle foreste sudamericane, è di colore verde e può raggiungere i centimetri di lunghezza, compresa la coda che da sola rappresenta i due terzi dell'intero corpo. Il basilisco, come detto, possiede la stupefacente abilità di correre sull'acqua. Può percorrere circa un centinaio di metri correndo sulla superficie di un letto d'acqua in quiete. D'altra parte, il basilisco è troppo pesante (da 2.8 a 80 g per gli esemplari adulti) per essere sostenuto dalla tensione superficiale; così, se si arresta, o le acque diventano agitate, affonda e prosegue la corsa nuotando. L'abilità di correre sull'acqua è possibile in quanto il basilisco, benché dotato di quattro lunghe zampe, è uno dei pochi quadrupedi che corre solo su due: si rizza sulle zampe posteriori e si muove in posizione semieretta utilizzando la lunga coda come bilanciere. In questo modo, il basilisco giovane (fino ad un massimo di circa 25 g) può raggiungere una velocità sufficiente (circa 12 km/h) per permettergli di correre sull'acqua grazie ad una serie coordinata di azioni. Dunque sia i basilischi, che sfruttano forze dinamiche, sia gli insetti pattinatori, che sfruttano le forze statiche della tensione superficiale, non perforano la membrana superficiale dell'acqua.

8 Questi fenomeni, e tanti altri ancora, sono gli effetti della tensione superficiale.

9 Spiegazione: una molecola di un liquido attira le molecole che la circondano ed a sua volta è attratta da esse. Per le molecole che si trovano all'interno del liquido, la risultante di queste forze è nulla ed ognuna di esse si trova in equilibrio rispetto alle altre. Quando invece queste molecole si trovano alla superficie, esse vengono attratte dalle molecole sottostanti e da quelle laterali, ma non verso l'esterno. La risultante delle forze che agiscono sulle molecole di superficie è una forza diretta verso l'interno del liquido. A sua volta, la forza di coesione fra le molecole fornisce una forza tangenziale alla superficie. La superficie di un liquido si comporta dunque come una membrana elastica che avvolge e comprime il liquido sottostante. La tensione superficiale dà l'impressione che l'acqua abbia una sorte di pelle elastica e sottile.

10 Procurandosi una vaschetta piena d acqua, possibilmente colorata, e dei tubi trasparenti di diametro diverso, di cui uno inferiore ai 2mm (capillare) è possibile effettuare un esperimento su questo fenomeno. Sistemate i tubi dentro la vaschetta e osservate cosa succede. In base al principio dei vasi comunicanti dovremmo aspettarci che l acqua entri in tutti i tubi portandosi allo stesso livello che ha l acqua nella vaschetta. Se osserviamo bene ciò avviene solo in alcuni tubi, infatti via via che i tubi si fanno più stretti il livello raggiunto è maggiore di quello della vaschetta, nel capillare poi, è decisamente più elevato.

11 Le molecole di un liquido sono soggette ad una forza di coesione che le mantiene unite le une alle altre, ma esiste anche una forza di adesione che rappresenta la forza con cui le molecole del liquido aderiscono alla superficie di un materiale con cui vengono in contatto. Quando le forze di adesione sono più grandi rispetto alle forze di coesione, il liquido tende a bagnare la superficie. L'acqua infatti tende a salire le pareti di un bicchiere di vetro perchè le molecole di questo liquido hanno una forte tendenza ad aderire al vetro. I liquidi che bagnano le pareti formano superfici concave (es: acqua/vetro), quelli che non le bagnano formano superfici convesse (es: mercurio/vetro). Nei tubi di diametro interno inferiore a 2 mm, le forze di coesione e di adesione, determinano la risalita o la discesa dei liquidi chiamata capillarità.

12 Per lo stesso motivo l acqua riesce a diffondere fra due lastrine asciutte di vetro accostate, o in un foglio di carta assorbente e in una spugna. Questo fenomeno è di fondamentale importanza per i vegetali: essa diffonde attraverso i pori del terreno e sale fino alle foglie attraverso i vasi conduttori delle piante vincendo la forza di gravità.