¿Lágrimas del vino? Conozcamos al efecto Marangoni

Autor: 

Egla Águila Gamboa estudiante de Artes y Letras UH
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29 Enero 2022
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Mención en el concurso divulgación científica “Físicamente hablando”

¿Alguna vez has escuchado hablar de un insecto nombrado zapatero (Gerris lacustris)? ¿Sabes qué le permite a dicho animal “caminar sobre el agua”? Pues esto es posible no solo gracias a los extremos hidrófobos de sus patas, sino también por la tensión superficial, una de las propiedades físicas de los líquidos, además de otras como su viscosidad, compresibilidad y densidad.

Foto tomada de: https://www.ejemplode.com/37-fisica/4703-ejemplo_de_tension_superficial.html

Podemos definir tensión superficial como la fuerza que ejerce un líquido sobre una determinada superficie debido a la existencia de una atracción no compensada hacia su interior sobre las moléculas individuales de la superficie. Con menos tecnicismo, es la resistencia que presenta un líquido a aumentar su superficie y tiene su origen en las fuerzas de interacción entre las moléculas (fuerzas intermolecuares).

¿Has notado en alguna ocasión la curvatura que figuran los líquidos en la superficie de un recipiente? Esto físicamente se conoce como menisco.

Foto tomada de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4e/Meniscus.jpg/220px-Meniscus.jpg

En la profundidad de dicho recipiente, las fuerzas intermoleculares están compensadas; sin embargo, en la superficie las moléculas son atraídas hacia el interior, dejando así esta asombrosa forma curva. Dicho esto, podemos decir que tensión superficial es también la forma en que se refleja la cohesión entre las moléculas en un líquido.

Aunque no nos percatemos, la tensión superficial está camuflada en la naturaleza, y la vemos no solo en esos insectos que “caminan sobre las aguas”, sino también en las actividades cotidianas como el lavado de ropa, cuando el detergente (o el agua caliente) tiende a disminuir la tensión superficial que posee el agua favoreciendo que esta penetre en los poros de la tela. Tiene, además, varias aplicaciones en la medicina, como en el proceso de detectar la presencia de bilis en la orina, en procesos biológicos, en soldadura aeroespacial;y también en la minería o en los fertilizantes para la agricultura…

Es eventual toparnos con un ambiente en el que el fluido presente posea un gradiente de tensión superficial; por ejemplo, el caso del fenómeno denominado “lágrimas del vino”, explicado por el físico italiano Carlo Marangoni en su tesis doctoral en la Universidad de Pavía basándose en las observaciones que realizó otrora de este fenómeno el ingeniero James Thomson, hermano de William Thomson, mejor conocido como Lord Kelvin.

En dicho fenómeno percibimos lo que se llama Efecto Marangoni o Efecto Gibbs-Marangoni, el cual es la transferencia de masa en una interfase entre dos fluidos debido a un gradiente de tensión superficial. Debido a un fenómeno conocido como capilaridad, al agitar el vino dentro de la copa este se eleva por las paredes del cristal producto a la evaporación del alcohol que tiene una presión de vapor mayor que el agua y una temperatura de ebullición menor. Por tanto, la tensión superficial del líquido que está en las zonas aledañas a las paredes de la copa es mucho mayor que el resto.

El agua, que posee mayor tensión superficial, va creando un gradiente que hace que se eleve aún más líquido por la copa, pero llega un punto en que el efecto gravitacional hace que las gotitas caigan hacia abajo, lo cual se conoce “lágrimas del vino”.

Foto tomada de: https://www.icuvi.com/enoperiodismo/efecto-marangoni-lagrimas-del-vino?format=amp

Pero, ¿qué información nos concede este interesante fenómeno respecto al vino? ¿Por qué hay personas que agitan la copa antes de beberlo? Mediante este efecto nos informamos de la concentración de alcohol que posee, pues mientras más demoran las goticas en caer, mayor va a ser la concentración de alcohol, además que, como la levadura devora la sacarosa del vino, mientras tenga este una menor concentración de alcohol, más dulce será.

En alguna ocasión puede que hayamos visto a alguien girando el vino dentro de una copa y tal vez pensamos: ¿Por qué lo hace? Muchas personas realizan esta acción para saber si lo que les espera es un vino dulce o un vino seco y también debido a que el alcohol suele evaporarse más rápido que el agua, al hacer girar el vino permitimos que ese alcohol suba, trayendo consigo todas las partículas aromáticas y exquisitas que nos regala y apreciar así de antemano su sabor.

¿Qué sucede cuando hay interacción entre dos líquidos con distinta tensión superficial? Por el efecto Marangoni — además de lo explicado anteriormente — el líquido con una baja tensión superficial tiende dejar fluir o alar sus moléculas hacia el de mayor tensión superficial, siempre que estén en contacto, y es esta diferencia de fuerzas intermoleculares la que provoca un flujo entre ambos líquidos.

El efecto Marangoni lo podemos encontrar en nuestra cotidianeidad en la industria, en el secado de obleas de silicio durante la fabricación de circuitos integrados, también en el insecto llamado rove beetle que usa dicho efecto para moverse. El Suminagashi es un arte japonés, ancestro del moteado, que se basa igualmente en el efecto Marangoni para verter una mancha de tinta en el agua y crear un patrón que se pueda imprimir, etc.

En 2008 un estudiante argentino, Sebastián Bianchini, preparando un mate en la Facultad de Física de la Universidad de la Habana se percató que las partículas de esta bebida, curiosamente, ascendían por el agua, desde el vaso hasta el termo; luego de algunos experimentos confirmaron que este fenómeno contraintuitivo se explicaba usando el efecto Marangoni.

El ser humano se ha visto maravillado con las cosas que acontecen en su espacio de mundo, lo cual lo ha inspirado a explicarlos a través de la física o la filosofía, entre otros. Mediante esta breve reseña de lo que hasta hoy se conoce como Efecto Gibbs-Marangoni pudimos indagar y conocer aquellas cosas que a nuestra vista parecen cotidianas pero que tienen un sentido que va más allá de lo elemental.

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