Pressione elettrostatica: cos'è e quali sono le sue caratteristiche

Il mondo dell'elettricità è eccitante. Dal funzionamento di una batteria all'emissione di neuroni all'interno del corpo umano, questo insieme di I fenomeni fisici legati alla presenza e al flusso di cariche ci permettono, come esseri viventi, di pensare, muoverci e esistere.

A livello sociale, l'elettricità ci ha fornito anche una quantità inestimabile di risorse: trasporti, illuminazione, aria condizionata e informatica, si dirà presto.

È molto curioso saperlo tutte le cellule viventi del nostro corpo hanno una propria carica elettrica. Poiché la concentrazione dei sali è diversa nell'ambiente intracellulare ed extracellulare (calcio, cloro, sodio, potassio, ecc.) tra i due mezzi si stabiliscono una carica elettrica e una differenza di potenziale, un termine noto come " membrana".

La variazione dei potenziali delle membrane nelle cellule del corpo ci permette di pensare (sinapsi elettrica a livello neuronale) a contrarre un muscolo volontario, a causa della trasmissione dei potenziali d'azione e dell'iperpolarizzazione o depolarizzazione in ogni processo specifica. Come puoi vedere, l'elettricità va ben oltre una batteria: resta con noi e

scopri tutto sulla pressione elettrostatica.

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Quali sono le basi dell'elettrostatica?

L'elettrostatica è definita come quella branca della scienza che studia gli effetti reciproci che si verificano tra i corpi a causa delle loro cariche elettriche.. Tutti gli oggetti sulla Terra sono costituiti da atomi, le più piccole unità costituenti la materia con le proprietà di un elemento chimico. A riposo, le cariche positive del nucleo atomico (99,94% del peso totale) si bilanciano con le cariche negative degli elettroni circostanti, quindi l'oggetto è considerato a riposo.

Quando un atomo perde o acquista elettroni, acquisisce una carica elettrica positiva o negativa. Per convenzione comune, quando un atomo perde uno o più elettroni è considerato "caricato positivamente" (poiché i protoni sono carichi positivi e sono più numerosi degli elettroni negativi), mentre se l'atomo integra elettroni, capita di avere una carica negativa. Da qui, entrambi sono chiamati ioni, siano essi positivi o negativi.

Quando un atomo o una molecola acquisisce una carica, viene automaticamente influenzato dai campi elettromagnetici e li genera da solo.. Sulla base di questa premessa, possiamo descrivere molti fenomeni biologici, come i legami chimici. Ad esempio, il legame ionico, che consiste nella trasmissione di elettroni da un atomo metallico (meno elettronegativo) a uno non metallico (più elettronegativo).

Che cos'è la pressione elettrostatica?

Entrando nella farina, temiamo di non potervi dare una definizione molto precisa di questo termine, in quanto sembra essere leggermente fuori uso nella comunità scientifica. Vari portali usano la parola "pressione elettrostatica" per designare la forza elettrica di attrazione o repulsione tra particelle con carica elettrica diversa o identica, rispettivamente.

Se abbracciamo questo termine, lo vedremo il più corretto riferirsi a questo fenomeno elettrostatico è "forza elettrica". La forza elettrica o pressione elettrostatica sarà quindi la forza che si manifesta tra due o più cariche, il cui modulo dipende dal valore delle cariche e dalla distanza che le separa (e il segno dipende da ciascuna caricare). Questo conglomerato terminologico può essere riassunto nei seguenti punti:

• Gli atomi o le molecole cariche subiscono una forza di attrazione o repulsione quando si avvicinano. Due ioni con la stessa carica si respingono, ma se uno è positivo (+) e l'altro negativo (-) si avvicinano.
• Il valore della forza o pressione elettrostatica è proporzionale al prodotto del valore delle sue cariche.
• D'altra parte il valore di questa forza è inversamente proporzionale al quadrato della distanza che separa gli atomi carichi e agisce nella direzione della linea che li unisce.

Oggi, Questi postulati stabiliti nel campo della fisica sono inclusi sotto l'ombrello della legge di Coulomb, enunciato dal fisico francese Charles-Augustin de Coulomb nell'anno 1785. Tali candidature possono essere raccolte nella seguente formula:

In questa formula, F si riferisce alla forza elettrica totale o pressione elettrostatica, k è la costante di Coulomb, q1 e q2 sono i valori delle cariche degli atomi citati (in coulomb) ed r la distanza tra le due cariche in metri a piazza. Come nota, va notato che l'unità "coulomb" o "coulomb" è definita come la quantità di carica trasportata in un secondo da una corrente di un ampere di intensità di corrente elettrica.

Il risultato desiderato (F) rappresenta la forza attrattiva o repulsiva in Newton tra atomi o molecole caricati elettricamente.. La forza elettrica o pressione elettrostatica è una grandezza vettoriale, quindi, oltre a calcolare il modulo, è necessario stimare anche la sua direzione e direzione. Se abbiamo solo due atomi in gioco, la direzione della forza elettrica sarà in linea con la linea che unisce entrambe le cariche. Viceversa, a seconda del segno dell'atomo, il significato può essere di attrazione (+/-) o di repulsione (+ / +, - / -).

Sulla base di tutte queste premesse si può trarre una serie di conclusioni tanto chiare quanto affascinanti: le cariche con lo stesso segno sperimentano una forza elettrica che tende a separarle, le cariche con segno diverso sperimentano una forza che tende ad unirle e più vicini sono gli atomi carichi, maggiore è il modulo della forza elettrica di attrazione o repulsione.

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Limiti della legge di Coulomb

Nonostante sia stata una rivoluzione ai suoi tempi e sia ancora in vigore oggi, va notato che La legge di Coulomb riporta anche alcune limitazioni. Tra questi troviamo i seguenti:

• I carichi devono presentare una distribuzione sferica simmetrica.
• I carichi non devono sovrapporsi.
• Le cariche devono essere stazionarie l'una rispetto all'altra.
• Per distanze molto piccole (dell'ordine delle dimensioni degli atomi), le forze elettrostatiche sono superate da altre, come le forze nucleari forti o deboli.

L'utilità biologica della pressione elettrostatica

Il fatto che ci siano atomi positivi e negativi non è utile solo a livello di conoscenza. Ad esempio, gli ioni sono essenziali nel funzionamento dei sistemi biologici, sia muscolari che neurologici, e di tutti i compiti organici. Vediamo un caso concreto in cui il potenziale elettrico si trasforma in atti tangibili.

Quando un muscolo è a riposo, le forze attrattive tra l'actina e la miosina che lo compongono sono inibite. Se sviluppiamo il desiderio di eseguire un movimento specifico (come accigliare), emettiamo un potenziale d'azione (un'onda di scarica elettrica) che viaggia attraverso sinapsi neuronali alla membrana del motoneurone (motoneurone) relativo a quel muscolo che vogliamo contrarre.

Questi potenziali elettrici fanno sì che il motoneurone rilasci un messaggio chimico al tessuto muscolare, trasformando questo ordine nel rilascio di acetilcolina che si lega ai recettori della membrana del muscolo. Questo cambiamento nel potenziale di membrana sulla superficie muscolare consente l'apertura di canali iono-dipendenti all'interno delle cellule., che si traduce in un massiccio afflusso di ioni calcio (Ca 2+) dopo una serie di passaggi, modificando la conformazione dell'actina e della miosina muscolari e permettendo la contrazione.

Curriculum vitae

Come puoi vedere, le pressioni elettrostatiche o le forze elettriche sono ovunque. L'elettricità non solo modula il comportamento di una lampadina o di una batteria, ma, nel senso più ampio del termine, ci permette di trasmettere segnali nervosi a tutte le parti del nostro corpo e rispondere agli stimoli ambientali nel modo più efficace possibile.

Alla fine tutto è un gioco di cariche: atomi o molecole con la stessa carica si respingono, mentre quelli con carica diversi sono attratti, idealmente con una forza in una direzione lineare che sarà tanto maggiore quanto più i due sono vicini corpi. Con queste premesse, possiamo descrivere legami come ionico e covalente o il potenziale delle stesse membrane cellulari, quindi, la vita stessa e l'organizzazione atomica degli esseri viventi. Senza dubbio, senza elettricità non siamo niente.