A tensão superficial de um líquido é uma medida das forças coesivas que mantêm as moléculas unidas. É responsável por uma gota d'água assumir forma esférica e pelos efeitos dos surfactantes na produção de bolhas e espumas. O valor da tensão superficial da água à temperatura ambiente é conhecido com precisão em quatro algarismos significativos e é recomendado como padrão para a calibração de outros dispositivos. Uma nova pesquisa em que Ines Hauner e Daniel Bonn (Instituto de Física) estão envolvidos agora mostra que esse valor não é tão universal como se acreditava anteriormente.

Os experimentos recentes mostram, surpreendentemente, que um recém-criado, interface ar / água intocada tem uma tensão superficial que é aproximadamente 25% maior do que o valor de equilíbrio, que é conhecido por ser 72,75 mN / m. Pesquisadores de Amsterdã, Bordeaux e Sydney mostram que uma interface ar / água fresca desequilibrada tem uma tensão superficial de cerca de 90 mN / m. Eles usaram uma câmera de vídeo de alta velocidade para observar a liberação de uma gota d'água resultante do rompimento do gargalo de líquido que conecta a gota ao orifício - veja a imagem. Sua análise da dinâmica de ruptura em uma escala de tempo de milissegundos dá uma tensão superficial de cerca de 90 mN / m.

No passado, valores semelhantes de tensão superficial acima do equilíbrio para a água foram de fato relatados em escalas de tempo tão curtas. Contudo, todos eles permaneceram altamente controversos devido a deficiências metodológicas. Em contraste, O professor Bonn afirma que "o método de estudar a quebra de gotículas dispensa as dificuldades anteriores:o procedimento experimental é muito robusto, e a dinâmica pinch-off associada é bem compreendida. "

Por que uma discrepância tão grande foi negligenciada por tanto tempo? A razão é que o tempo de vida do estado primitivo é inferior a um milissegundo. As tecnologias mais antigas têm tempos de resposta mais lentos; apenas os métodos modernos investigam regimes de microssegundos. Outro aspecto notável dessa descoberta é a magnitude do efeito. Quando o cloreto de sódio ou hidróxido de sódio é adicionado à água na concentração de um mol por litro, a tensão superficial de equilíbrio muda apenas cerca de 2 mN / m. Em contraste, o efeito relatado nas novas experiências produz uma mudança de 17 mN / m. Isso é muito maior do que a consequência de qualquer efeito eletrolítico e deve envolver a estrutura da água interfacial.

Essa descoberta tem consequências profundas para todos os processos que envolvem água em tempos de menos de um milissegundo. Por exemplo, toda a seqüência de eventos na impressão a jato de tinta ocorre neste intervalo de tempo e envolve tintas aquosas formando gotículas nas frequências MHz. Muitas aplicações de pulverização nas quais a água é usada também devem ser afetadas:um alto valor de tensão deve tornar mais difícil a produção de pequenas gotas. Além disso, existe uma vasta literatura que tenta explicar o valor da tensão superficial da água de 73 mN / m, mas até agora ninguém considerou que a superfície primitiva tem um valor ainda maior.