Per què es formen gotes d'aigua i quines formes poden tenir?

Segurament alguna vegada t'has quedat mirant la pluja perplex i sorprès per la forma en què la cauen les gotes d'aigua. Gotes que sempre se li assemblen amb forma circular o ovalada i que, en persona, les veus caure com si d'agulles es tractessin. Quins misteris hi ha després de la formació de gotes d'aigua? Què s'amaga sota la superfície de les gotes d'aigua minúscules i per què es formen gotes d'aigua?

Si vols desxifrar tots aquests enigmes i dubtes, segueix llegint 

Una gota d'aigua

L'aigua és un element més comú que existeix sobre la superfície terrestre. Gràcies a l'aigua es pot desenvolupar la vida tal com la coneixem. Si no fos per ella, no existirien ni els rius, ni llacs, mars o oceans. Encara més, nosaltres no podríem viure, ja que estem formats en un 70% d'aigua.

L'aigua es pot trobar als tres estats: sòlid (en forma de gel), líquid (aigua) i gas (vapor d'aigua). El canvi d'estat depèn enterament de la temperatura i la pressió. Quan se li aplica calor al gel, la seva energia va incrementant les vibracions de les molècules d'aigua al seu interior i comença a fondre's. Si aquesta calor es continua donant, les partícules se separaran tant, que es convertiran en gas. El vapor daigua no són més que petites gotetes daigua. Però…

Per què es formen gotes d'aigua?

Quan assenyalem les molècules que componen l'aigua, hi posem forma circular semblant a pilotes que es mantenen unides vibrant i rotant. Si això fos així, per què quan s'escampa l'aigua no s'estén fins a quedar amb el gruix d'una sola molècula? Això passa pel que s'anomena tensió superficial. Gràcies a la tensió superficial que hi ha entre les molècules podem fer surar una agulla sobre un got o els insectes sabaters poden caminar per l'aigua.

Per comprendre això, es necessita saber què passa a l'interior de el líquid. L'aigua està composta de molècules i aquestes, al seu torn, per àtoms. Cada àtom té càrregues positives (protons) i negatives (electrons) i es disposen d'una o altra formen, depenent de el tipus de molècula que estiguin formant. Algunes vegades s'atrauen entre si més la capa d'electrons entre ells i altres els protons i electrons. Per això, sabem que hi ha forces d'atracció i repulsió.

Quan observem una molècula a l'interior del líquid, podem veure com està completament envoltada per més molècules i on totes les forces intermoleculars que existeixen s'anul·len les unes amb les altres. Si una fora tira a l'esquerra, l'altra tira a la dreta amb la mateixa intensitat, per la qual cosa s'anul·len entre si. Això fa que les molècules tinguin menys energia i siguin més estables . Sempre es busca l'estat que menys energia costa mantenir, el que està calent es va refredant, el que està molt alt cau, etc.

La cosa es complica en observar les molècules que es troben a la capa superficial de l'aigua. Aquestes molècules no estan completament envoltades per altres molècules. Només reben forces per una banda, però no per l'altra. Per arreglar aquest problema, les molècules es recol·loquen intentant buscar la forma per minimitzar la superfície que ocupen. Per a un mateix volum, el cos geomètric que té una superfície menor és l'esfera.

Per tot això, es formen les gotes d‟aigua quan s‟aboca l‟aigua i pren forma circular od‟esfera. Aquesta és la raó també per la qual els objectes que tenen poca massa i són més densos que l'aigua (com són els insectes sabaters) poden surar, ja que la superfície de l'aigua tendeix a no trencar-se per deixar entrar un cos estrany. Per conèixer més sobre el comportament de l'aigua, podeu consultar el vapor d'aigua o seguir llegint sobre la forma de les gotes de pluja.

La tensió superficial a l'aigua és més alta que en altres líquids ja que la geometria de les seves molècules és angular i fa que hi hagi més forces.

Per què les gotes de pluja tenen forma de llàgrima?

Un cop explicada la raó per la qual es formen gotes d'aigua, toca explicar per què aquestes gotes prenen forma de llàgrima a l'caure des del cel durant la pluja.

En general, es representa una gota daigua amb forma de llàgrima. No obstant això, tret que aquestes gotes caiguin sobre una finestra, no té una forma semblant. Les petites gotes de pluja tenen un radi de menys d'un mil·límetre i tenen forma esfèrica. Les més grans prenen forma de pa d'hamburguesa quan arriben a valors de radi més grans de 4,5 mm. Quan això passa, les gotes es distorsionen i formen un paracaigudes amb un tub daigua al voltant de la base i escampen en gotes més petites.

Aquest canvi en la forma de les gotes d‟aigua es deu al resultat de la tensió de dues forces que actuen simultàniament. La primera és la tensió superficial abans vista i la segona és la pressió de l'aire , capa d'empènyer la base de la gota cap amunt a mesura que va caient. Quan la gota d'aigua és més petita, la tensió superficial exerceix una força més gran que la de la pressió de l'aire, per la qual cosa la gota pren forma d'esfera. A mesura que augmenta la mida de la gota d'aigua, la velocitat amb què cau augmenta, de manera que també ho fa la força amb què actua la pressió de l'aire sobre la gota d'aigua. Això fa que la gota prengui forma més aplanada i se li forma una depressió al seu interior.

Quan el radi de la gota excedeix els 4 mm, la depressió al centre de la gota augmenta de manera que forma una bossa amb un anell d'aigua a la part superior i se'n formen diverses petites.

Amb aquesta informació podreu conèixer una mica més sobre les gotes d'aigua i el per què tenen aquesta forma quan es troben en diferents llocs. Ara podràs mirar a través de la finestra amb un major coneixement sobre l'element que ens dóna la vida.