He leido esta pregunta:
El espesor de una lámina de agua encharcada.
https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension#Puddles_on_a_surface
La masa líquida se aplana porque lleva la mayor cantidad de mercurio al nivel más bajo posible, pero la tensión superficial, al mismo tiempo, actúa para reducir el área superficial total. El resultado del compromiso es un charco de un espesor casi fijo. La misma demostración de tensión superficial se puede hacer con agua, agua de cal o incluso solución salina, pero solo sobre una superficie hecha de una sustancia a la que no se adhiere el agua. La cera es una sustancia de este tipo. El agua vertida sobre una superficie de cera lisa, plana y horizontal, digamos una lámina de vidrio encerada, se comportará de manera similar al mercurio vertido sobre el vidrio.
Otra forma de ver la tensión superficial es en términos de energía. Una molécula en contacto con un vecino está en un estado de energía más bajo que si estuviera sola (no en contacto con un vecino). Las moléculas interiores tienen tantos vecinos como sea posible, pero a las moléculas de los límites les faltan vecinos (en comparación con las moléculas interiores) y, por lo tanto, tienen una energía más alta. Para que el líquido minimice su estado de energía, se debe minimizar el número de moléculas límite de mayor energía. El número minimizado de moléculas límite da como resultado un área de superficie mínima.
Ahora entiendo que en esta respuesta más QM, dice que las moléculas en el límite deben minimizarse (porque tienen mayor energía). Esto minimiza el tamaño (y el grosor debido a la gravedad).
Sin embargo, lo que esto no explica es por qué esta minimización no continúa hasta que solo queda una sola capa de moléculas en la superficie.
Esta minimización debe detenerse en algún lugar donde las fuerzas se equilibren, es decir:
gravedad
Van der Waals
https://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Waals_force
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jp806376e
¿Estoy en lo correcto en que es la fuerza de van der waals la que mantiene las moléculas en una gota y que la gravedad está tratando de aplanar la gota tanto como sea posible, diluyendo así el agua, formando la menor cantidad de capas de moléculas de agua encima de cada una? otro posible?
Pregunta:
Sin embargo, lo que esto no explica es por qué esta minimización no continúa hasta que solo queda una sola capa de moléculas en la superficie.
Porque la fuerza de la tensión superficial está tratando de minimizar la superficie, no el espesor del agua, ya que la tensión superficial actúa como una lámina de goma que la cubre y trata de juntarlo todo.
En caso de que el ángulo de contacto sea , cuando la superficie no atrae agua en absoluto, la forma es solo el resultado de la gravedad y la tensión superficial. El grosor se minimizaría solo si no hubiera tensión superficial (porque entonces no tendría que haber compromiso entre minimizar el grosor (gravedad) y minimizar la superficie y, por lo tanto, convertir el líquido en una esfera (tensión superficial)).
El ángulo de contacto depende tanto del líquido como de la superficie, por lo que para tener líquido de volumen cubriendo completamente la superficie con una capa lo más fina posible , necesitaríamos tal combinación de líquido y superficie para la cual . Un ejemplo de tal combinación son las superficies ordinarias a temperatura y presión normales , y el agua con carbono disuelto (y otros componentes) que normalmente cubre las superficies ordinarias con una capa líquida de varios nanómetros de espesor.
¿Estoy en lo cierto en que es la fuerza de van der Waals la que mantiene las moléculas en una gota y que la gravedad está tratando de aplanar la gota tanto como sea posible, diluyendo así el agua, formando la menor cantidad de capas de moléculas de agua encima de cada una? otro posible?
Sí, pero además de la fuerza de van der Waals y la gravedad, también hay enlaces de hidrógeno que también intentan mantener las moléculas en la gota.
¿Es la fuerza de van der Waals la que mantiene el tamaño mínimo de la gota de agua y el grosor mínimo del agua?
La fuerza de Van der Waals y los enlaces de hidrógeno solo intentan mantener una superficie mínima (es decir, lo más esférica posible). Es solo la gravedad la que trata de mantener el espesor mínimo del agua (siempre y cuando despreciemos la atracción entre el líquido y la superficie sólida sobre la que se encuentra, de lo contrario habría una cuarta fuerza).