Menisco (fisica)

Un menisco in una buretta contenente acqua

Il menisco è una conca superficiale di un liquido presente in qualsiasi contenitore (per esempio in una pipetta, in un cilindro o in un becher). Questa conca è più o meno evidente in correlazione al diametro del contenitore: minore è il diametro, maggiore è il menisco e viceversa. Più precisamente se si considera un liquido contenuto in un capillare (tubo di diametro minore di un millimetro) e si esamina la sua superficie libera nelle zone di contatto con le pareti del contenitore; sommando vettorialmente le forze di coesione, le forze di adesione e la forza peso, si ottiene la risultante R e si ha che la superficie del liquido si dispone ortogonalmente a tale vettore, provocando un innalzamento o un abbassamento del liquido sul contorno del capillare: il contorno che si forma si chiama menisco.

Tipologie

Figura A: un menisco concavo.
Figura B: un menisco convesso.

Il menisco concavo (cioè dove la parte centrale del liquido è più bassa di quella a contatto col contenitore) si ha quando la forza di adesione del liquido al contenitore è superiore a quella di coesione, come nel caso dell'acqua. Nel caso inverso come nel mercurio, il menisco è convesso, cioè la parte centrale del liquido è più alta di quella a contatto col contenitore. Il fenomeno che genera il menisco porta, in un capillare, il menisco concavo più in alto e quello convesso più in basso rispetto al livello del liquido nei vasi comunicanti ad esso collegati.

Tensione superficiale

Indicando con ${\displaystyle P_{0}}$ la pressione immediatamente al di sotto del menisco e con ${\displaystyle P_{1}}$ la pressione immediatamente al di sopra si ha che la tensione superficiale è legata alle pressioni dalla seguente relazione:

${\displaystyle P_{1}=P_{0}\pm T\left({\frac {1}{r_{1}}}+{\frac {1}{r_{2}}}\right)}$

dove (il segno ${\displaystyle +}$ vale per i menischi concavi e il segno ${\displaystyle -}$ vale per i menischi convessi):

• ${\displaystyle \scriptstyle T}$ è la tensione superficiale (J/m² or N/m);
• ${\displaystyle r_{1}}$ e ${\displaystyle r_{2}}$ sono i raggi di curvatura del menisco (m) lungo 2 assi ortogonali sulla superficie del menisco.

Nel caso dei menischi sferici, essendo ${\displaystyle r_{1}=r_{2}=r}$ si ha:

${\displaystyle P_{1}=P_{0}\pm \left({\frac {2T}{r}}\right)}$ .

Bibliografia

• (EN) William Henry Besant Elementary hydrostatics (Cambridge, Deighton, 1882)
• (EN) George Greenhill A treatise on hydrostatics (London, MacMillan, 1894)
• (EN) George Minchin A treatise on hydrostatics v. 1. Containing the more elementary part of the subject (Oxford : Clarendon press, 1912)
• (EN) George Minchin A treatise on hydrostatics v. 2. Containing the more advanced part of the subject (Oxford : Clarendon press, 1912)

Voci correlate

• Capillarità
• Fluido
• Deformazioni nei fluidi
• Fluidodinamica
• Idraulica
• Idrodinamica
• Formula di Laplace
• Legge di Stevino
• Bolla (fisica)

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Collegamenti esterni

• (EN) meniscus, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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