Bolle di sapone

Descrizione

Le bolle di sapone sono un argomento estremamente interessante in quanto oltre ad attirare l'attenzione di tutti grazie al loro fascino, si prestano a moltissime considerazioni nei più svariati ambiti della fisica, specialmente in chimica, ottica e meccanica.

Per capire il comportamento di una bolla di sapone, bisogna premettere qualcosa sulle proprietà generali dei liquidi. Ogni molecola all'interno di un liquido è sottoposta ad una forza di carattere attrattivo da parte delle molecole circostanti che si trovano entro un raggio di circa 100 nm. Mentre per le molecole interne la risultante delle forze è nulla (per motivi di simmetria), per le molecole in superficie la risultante è diretta verso l'interno del liquido.

Le bolle sono divertenti

Si comprende così come la superficie di un liquido debba godere di proprietà particolari. Da quanto si è detto sulle forze di attrazione tra le molecole, ne deriva che la superficie del liquido possiede un'energia potenziale che tiene conto del lavoro che sarebbe necessario fare per allontanare tali molecole le une dalle altre.
Questa energia si può esprimere con U=tS, dove S è la superficie del liquido e t è la tensione superficiale (dipendente dal liquido).

Dal momento che bisogna fare lavoro per allontanare le molecole, la forma della superficie tenderà ad essere più piccola possibile, a parità di volume.
Questo è il motivo per cui le bolle di sapone assumono forma sferica: a parità di volume infatti la sfera è la figura con superficie minima. Utilizzando supporti a forma diversa (vedi figura a destra) è possibile ottenere membrane saponose con forme particolarmente attraenti: tuttavia la forma della membrana che si ottiene è sempre quella per cui la superficie totale è minima.