Mi dici che non usi il metallo ma poi viene fuori il quarzo...
E il quarzo non è certo un cristallo qualsiasi...
Esso è strutturalmente composto da un network tridimensionale di tetraedri [SiO
4]
4- disposti in modo ordinato e periodico (il cosìdetto ordine cristallino).
Un raffreddamento porta ad una leggera diminuzione di volume del cristallo intero (in tutto l'universo conosciuto, solo l'acqua e un'altro elemento o composto che ora non ricordo subiscono un'espansione di volume se raffreddati), quest'ultima è dovuta ad una distorsione dei tetraedri silicatici.
Ora, il quarzo è un cristallo piezoelettrico, cioè quando viene applicata una pressione esterna, si posizionano, sulle facce opposte, cariche di segno opposto. Il cristallo, così, si comporta come un condensatore al quale è stata applicata una differenza di potenziale. Viene quindi generata una corrente elettrica, detta corrente piezoelettrica, tra le facce opposte del cristallo (il quarzo si usa negli accendini ad accensione elettrica... ecc. ecc.). Al contrario, quando si applica una differenza di potenziale al cristallo, esso si espande o si contrae (essendo il periodo di tali oscillazioni costante per ogni cristallo, ecco che si costruiscono orologi al quarzo... ecc. ecc.).
L'effetto è dovuto ad una separazione dei baricentri di carica elettrica positiva e negativa in seguito ad una deformazione dei tetraedri.
In condizioni di non sollecitazione i baricentri coincidono con la posizione dell'atomo centrale di silicio, ma, in caso contrario, se viene a mancare una tale simmetria si verificano fenomeni di piezoelettricità.
Se solo una piccola parte dei tetraedri si deforma a causa di fenomeni per lo più di origine termica, non si ha una situazione di separazione di carica netta nel cristallo, ma si perviene ad un equilibrio tra dipoli elettrici singoli (si poarizzano singoli tetraedri) che si formano/scompaiono per poi riformarsi/scomparire in varie regioni del cristallo.
Ora, un campo elettrico minimo esiste (è molto basso), e se provi a fare l'esperimento dell'acqua solo con il quarzo presumo ti venga fuori comunque la "protuberanza" superficiale, anche se meno accentuata che con il dielettrico, molto più polarizzazabile di un cristallo di quarzo.
Quindi, in quest'ottica elettrostatico-dinamica, il dielettrico amplifica gli effetti dovuti alla polarizzazione dei cristalli o alla quasiseparazione di carica di un metallo influendo dinamicamente su di una piccola molecolina polare.
Per dare dei numeri , un dipolo elettrico su scala atomica si aggira intorno ai 10
-29 C*m (coulomb*metro) e a 10 cm di distanza in direzione radiale da esso il campo elettrico è dell'ordine di 10
-16 V/m.
Una molecola di acqua che ha una massa di circa 10
-26 Kg può sperimentare un'accelerazione di circa 10
-9 m/s
2, 1 nm/s
2.
Le molecole sono di dimensioni dell'ordine dei nm e lo spazio unitario "percorso" in queste condizioni è di circa le proprie dimensioni e aumenta di un fattore +1 ogni secondo.
Con l'abbassarsi della temperatura, aumenta anche la viscosità dell'acqua, finchè questo tipo di attrito fluido non blocca l'effetto accelerante dei dipoli e la forma assunta si stabilizza!
