ENEM 2016 (2ª aplicação) — questão 90 de Física

Resolução comentada

Por que a água sozinha "se concentrou em algumas regiões" em vez de espalhar: por causa da tensão superficial.

As moléculas de água se atraem fortemente entre si — são as ligações de hidrogênio. No interior do líquido, cada molécula é puxada igualmente para todos os lados. Na superfície, não há vizinhas acima, e a resultante puxa cada molécula para dentro. O efeito é que a superfície se comporta como uma membrana elástica que tenta encolher.

$$\text{minimizar a área da superfície} \;\Longrightarrow\; \text{a água se junta em GOTAS}$$

Espalhar-se é o contrário disso: exige AUMENTAR a área. É por isso que a água pura não molha bem uma superfície como o granito — a coesão entre as moléculas de água vence a adesão delas à pedra.

$$\text{coesão} > \text{adesão} \;\Longrightarrow\; \text{a água se recolhe} \qquad \text{adesão} > \text{coesão} \;\Longrightarrow\; \text{a água espalha}$$

O que o detergente faz. Ele é um tensoativo: cada molécula tem uma ponta que gosta de água e outra que a repele. Elas se acomodam na superfície, entre as moléculas de água, e enfraquecem a rede de ligações de hidrogênio ali. Com a rede enfraquecida, a "membrana" perde força:

$$\text{detergente} \;\Longrightarrow\; \gamma \downarrow \;\Longrightarrow\; \text{criar superfície fica barato} \;\Longrightarrow\; \text{o líquido ESPALHA}$$

A molhabilidade melhorou porque a tensão superficial foi reduzida. Alternativa B.

⚠️ A alternativa A é a mais tentadora, e a distinção vale ser feita: "a solubilidade do detergente em água ser alta" é verdade — ele de fato se dissolve. Mas dissolver-se é a condição para o detergente chegar à superfície; não é o mecanismo que espalha o líquido. Muitas substâncias são muito solúveis em água — sal e açúcar, por exemplo — e não melhoram a molhabilidade; algumas até aumentam a tensão superficial. Solúvel e tensoativo são coisas diferentes.

Por que as outras caem:

• C (pressão de vapor diminuída): afeta a evaporação, não o espalhamento. E o texto observa o líquido espalhando imediatamente, não secando.

• D (densidade maior): a densidade praticamente não muda com um pouco de detergente, e não é a densidade que decide se um líquido molha uma superfície.

• E (viscosidade menor): viscosidade é resistência ao escoamento — ela mudaria a velocidade com que a água se move, não a forma de equilíbrio que ela assume sobre a pedra.

Onde mais isso aparece: é o mesmo mecanismo do sabão que "solta" a gordura da louça, do detergente que faz a água entrar nos tecidos na máquina de lavar, do surfactante pulmonar que impede os alvéolos de colapsarem — e do inseto que anda sobre a água, que afunda no instante em que se pinga detergente ao lado dele.

A ideia em uma frase: água pura se junta porque a superfície custa caro; o detergente barateia a superfície, e o líquido espalha.

Resposta: alternativa B.