O documento discute conceitos básicos sobre interfaces entre fases da matéria, como sólido-líquido e líquido-gás. Explica que a interface é uma região de descontinuidade entre fases onde ocorrem fenômenos diferentes do interior das fases. A tensão superficial é definida como a energia necessária para se aumentar a área de superfície de uma interface líquido-gás, e é responsável pela forma esférica de gotas e pela capacidade de alguns insetos andarem sobre a água.

1. ESTUDO DA ESTABILIDADE E
COMPORTAMENTO DE
SISTEMAS CERÂMICOS
Luciana Boaventura Palhares

2. CONCEITOS BÁSICOS
• A matéria existe em três fases: sólida, líquida e gasosa.
• Fase: região do espaço em que a composição química e as
propriedades físicas e mecânicas são uniformes.
• Interface: fina camada limite entre duas fases, com
dimensão coloidal (1 nm) – possui propriedades químicas e
físicas diferentes das propriedades das fases constituintes.
• Existem cinco tipos de interfaces:
▫ Sólido-sólido
▫ Sólido-líquido
▫ Sólido-gás
▫ Líquido-líquido
▫ Líquido-gás

3. INTERFACE LÍQUIDO-GÁS
Nas interfaces produzem-se
fenômenos que não ocorrem
no interior das fases
Interface é uma
descontinuidade
Desequilíbrio de forças

4. INTERFACE LÍQUIDO-GÁS
• As moléculas situadas na superfície do líquido
estão menos “atraídas” e, portanto tendem a
possuir uma maior energia
• Forças moleculares que atuam nas moléculas do
líquido são em média isotrópicas

5. INTERFACE LÍQUIDO-GÁS
• Moléculas na superfície estão sujeitas a uma força resultante que as
atrai para o líquido.
• Os sistemas tendem a minimizar a energia de superfície e a assumir a
configuração correspondente à área mínima de superfície (contração).
• É necessário trabalho para aumentar a área de superfície na interface
líquido-vapor, (menos moléculas no seio do líquido e mais moléculas
à superfície.
• Este trabalho leva a um aumento da energia do sistema

6. TENSÃO SUPERFICIAL
• Como a área da interface tende para um valor mínimo, é necessário
fornecer energia ao sistema para aumentar a área de superfície
• Pode ser visto como a energia que é necessário fornecer para formar
uma superfície com área unitária
 = ∆W
∆A
• Trabalho reversível e infinitesimal (∆W) necessário para aumentar a
superfície de uma área infinitesimal (∆A)
• Aplicada só para líquidos puros
• A tensão superficial atua como uma força contrária ao aumento do líquido.

7. TENSÃO SUPERFICIAL
Força (F) atua na superfície
provocando um aumento
infinitesimal de área
• Mover o fio de uma distância x
• Aumento da área superficial = ∆x . l
• Trabalho efetuado (∆W = F. ∆x) é
proporcional ao aumento dessa área
superficial
Unidades
Energia por unidade de área de superfície: ergs/cm2 ou J/m2

8. TENSÃO SUPERFICIAL
A tensão superficial é uma característica do líquido a qual varia com a
mudança de temperatura.
O aumento da temperatura propicia uma diminuição das forças de
atração entre as moléculas. Assim, quanto maior a temperatura, menor a
tensão superficial.

9. TENSÃO SUPERFICIAL
•Por que a gota tem o formato esférico?
•Por que alguns insetos conseguem andar na água?
•Por que um gilete ou clipe pode flutuar na água apesar da ação da
gravidade?

10. TENSÃO SUPERFICIAL
•Por que a gota tem o formato esférico?
A esfera é o sólido mais compacto. Apresenta a mínima superfície por volume.
Assim, caso não haja outra força atuando, as forças de atração das moléculas fazem
com ela adquira a mínima superfície possível. Na ausência de gravidade, é o que
acontece.
•Por que um gilete ou clipe pode flutuar na água apesar da ação da
gravidade?
Da mesma força que é necessário trabalho para manter a tensão superficial, é
necessário trabalho ou energia para atravessar a superfície da água. Se a força não
ultrapassa a tensão superficial, eles simplesmente flutuam sobre a água. Qualquer
perturbação, quebra essas ligações. Ex.: Surfactantes.