Ley de Laplace
A veces llamada ley de Laplace-Young por Thomas Young.
El interés por el fenómeno data de comienzos del siglo XVIII, cuando Francis Hauksbee realizó varias observaciones experimentales en fluidos[1] que fueron posteriormente reproducidas en 1718 por James Jurin durante sus estudios sobre la capilaridad.
[2] Thomas Young desarrolló en 1804-1805 la explicación cualitativa del fenómeno en su Ensayo sobre la cohesión de los fluidos[3] que Laplace justificaría matemática y cuantitativamente un año después de forma independiente en su Mecánica celeste.
[4] Para ello Laplace tomó la idea de una fuerza cohesiva que habían trabajado previamente Hauksbee y Segner.
Sin embargo, en una superficie curva aparecen descompensaciones: las moléculas tienen más vecinas en una dirección y se sienten más atraídas por las fuerzas de cohesión hacia dicha dirección.
Si bien la ley de Laplace permite ver fácilmente el comportamiento entre dos fases fluidas, cuando se analiza el problema del menisco se complica la resolución por la presencia de múltiples interacciones.
La superficie externa del fluido se encuentra a la presión atmosférica.
Los dos conductos en el agua muestran el efecto del radio del conducto: a mayor radio, menor curvatura y menos presión empuja el líquido por Laplace, generando una columna de líquido menor por Jurin.
Este fenómeno se encuentra presente en el transporte de líquidos en plantas, el efecto del agua en suelos y aplicaciones tecnológicas La ecuación de Laplace-Young, aplicando la simetría esférica puede usarse para analizar gotas y burbujas.
Se puede pensar, por ejemplo, en una gota de líquido cayendo libremente en el aire.
Si su tamaño y densidad no son grandes, los efectos gravitatorios son pequeños y pueden no tenerse en cuenta con lo que se puede plantear un equilibrio estacionario.
Un primer resultado es ver que la gota tenderá a disminuir su superficie adoptando la forma esférica.
[11] La esfera es el caso óptimo donde se requiere menor energía superficial.
El diámetro pequeño de los capilares es una propiedad que les permite soportar presiones relativamente grandes aunque su pared sea lábil.
[13] Esta ley también ilustra la presión necesaria para mantener el alveolo sin colapsarse.
En la insuficiencia cardíaca, la dilatación de los ventrículos es causal del aumento en la tensión parietal necesaria para producir cierta presión intraventricular durante el periodo de sístole, originando que el trabajo cardíaco sea mayor en los ventrículos dilatados en comparación con los ventrículos normales[13] La ley de Laplace también tiene una participación importante en la estenosis aórtica.
La estenosis aórtica implica un gradiente de presión entre el ventrículo izquierdo (VI) y la aorta (Ao).
Sucede un efecto similar en la hipertensión arterial crónica, donde se ha observado un aumento en el grosor de la pared arteriolar (lo cual disminuye la tensión parietal) y reduce la probabilidad de ruptura en este sitio.
Las consecuencias de la alternancia de curvarturas positivas y negativas puede inestabilizar el flujo, generando su separación en gotas con igual volumen y menor área superficial.
