Laboratorio 2 - Tension Superficial

U N I V E R S I D A D

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FACULTAD DE INGENIERIA – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

“Año de la consolidación del mar de Grau”.

CURSO: MECÁNICA DE FLUIDOS

PROFESOR: ING.ALDO ERNESTO RAMIREZ GONZALES

TRABAJO: INFORME DE LABORATORIO

TEMA: Tensión Superficial

ALUMNA: GIANCARLOS VILLALOBOS ROMERO

2016- Il

Alumno: Giancarlos Villalobos RomeroPágina 1


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INTRODUCCION La tensión superficial es una propiedad de los líquidos que se pone de manifiesto sólo en su superficie. Es la responsable del tamaño de la gota, de que algunos insectos puedan caminar sobre la superficie del agua, de que al arrojar unos trocitos de papel sobre el agua éstos no se hundan o de que al lanzar una piedra sobre la superficie de un lago ésta salte. Técnicamente, la tensión superficial tiene gran importancia en los detergentes. Los agentes tensioactivos son aditivos que se añaden a los detergentes para reducir la tensión superficial del agua. De esta manera, el agua "mojará más" los objetos que se quieren limpiar y, por tanto, se disolverá mejor la suciedad. Esta es, por ejemplo, una de las funciones del abrillantador de lavavajillas. De esta manera analizaremos que sucede si hacemos algún cambio de temperatura al agua a evaluar. Veremos algún cambio en la tensión superficial con dicha variación.



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OBJETIVO GENERAL: 

Analizar la tensión superficial en el agua para poder entenderla en cualquier otro fluido, pues así en el campo de la ingeniería la aplicación que lleva este concepto implica su uso por ejemplo en un coalescedor (Su propósito es atraer pequeñas gotas de agua o de otro líquido, posiblemente tan pequeñas como el tamaño de una molécula. Una vez que las pequeñas gotas se recolectan, se reúnen mediante la fuerza de atracción molecular y la tensión superficial. Cuando alcanzan un tamaño suficiente, se pueden eliminar del sistema mediante gravedad o fuerza centrípeta generada haciendo girar el coalescedor.) O también en la formación de trenzas y tubos de corriente, en una lámina vertiente de agua en un arroyo.

OBJETIVO ESPECIFICO:

    

Definir tensión superficial. Obtención de la relación experimental y la gráfica de la tensión superficial vs la temperatura del agua. Estudiar las variaciones de la tensión superficial. Identificar las unidades de tensión superficial. Describir el método de medición de tensión superficial.

RECURSOS EN EL LABORATORIO

     

Gotero. Balanza Electrónica. Probetas. Termómetro digital. Agua. Calibrador Bernier



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RESUMEN DEL FUNDAMENTO TEÓRICO La tensión superficial actúa como una película en la interfaz entre la superficie del agua líquida y el aire sobre ella. Las moléculas de agua por debajo de la superficie se ven atraídas una por la otra y por aquellas que están en la superficie. En forma cuantitativa, la tensión superficial se mide como trabajo por unidad de área que se requiere para llevar las moléculas de parte inferior hacia la superficie del líquido. Las unidades resultantes son la fuerza por unidad de longitud N/m. La tensión superficial también es la causa de que las gotas de agua adopten una forma casi esférica. Además, la capilaridad depende de la tensión superficial. La superficie de un líquido en un tubo de diámetro pequeño tomara una forma curvada que depende de una tensión superficial del líquido.



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PROCEDIMINETO El siguiente laboratorio se siguió los siguientes pasos para hallar la tensión superficial:   

Con el gotero de diámetro (D), producir 10 gotas de agua a una misma temperatura. Con la balanza electrónica pesar las gotas y obtener el peso medio de una gota (G). El peso medio de la gota (G) multiplicado por la gravedad (g), proporciona la fuerza F, con la definición de la tensión superficial (σ), obtenemos el valor de la misma σ =

 

F L

F = πD

donde, L es la longitud del orificio del gotero.

Repetir el procedimiento cambiando la temperatura del agua cinco veces. En la tabla adjunta coloque los cinco datos experimentales de la tensión superficial y considerando a estos como verdaderos, determine el error que se comete al utilizar tablas o gráficos.

Tabla 1. Datos de laboratorio de tensión superficial. DATOS EXPERIMENTALES DE TENSION SUPERFICIAL Datos N° T °C G gota grs δ grs/cm δ kg/m δ N/m 0.1275 1 91 0.096 0.314 0.0314 3 0.1079 2 70 0.040 0.131 0.0131 1 0.0882 3 54 0.050 0.164 0.0164 9 4 41 0.046 0.150 0.0150 0.0784 Alumno: Giancarlos Villalobos RomeroPágina 5


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5

L=

35

0.050

3 mm =

0.164

8 0.0686 0.0164 7

0.3 cm

Gráfico de TENSION SUPERFICIAL VS TEMPERATURA

Temperatura Vs Tension Superficial

Tension Superficial N/m

0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 30

40

50

60

70

Temperatura °C Temperatura Vs Tensión Superficial


80

90

100


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Error relativo porcentual de los resultados obtenidos:

e r=

[

]

x i+1−x i ×100 xi +1

Datos 1

[

127−60.75 ×100 127

[

108−64.4 × 100 108

e 3=

[

88−67.04 × 100 88

e 4=

[

78−69.56 ×100 78

e 5=

[

68−70.37 ×100 68

e 1=

]

=

52.16

%

=

40.37

%

Datos 2

e 2=

]

Datos 3

]

=

23.82

%

]

=

19.419

%

]

=

16.547

%

Datos 4

Datos 5

CALCULOS



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

Para hallar la tensión superficial utilizamos la fórmula de:

δ=



Peso de la gota × gravedad Diametro de la gota × π

Unidades N/m



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CONCLUSIONES



La tensión superficial disminuye al aumentar la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. A medida que la temperatura se acerca a la temperatura crítica, disminuye la fuerza ejercida sobre las moléculas de la superficie y al llegar a la temperatura critica, la tensión superficial se desvanece.



El error encontrado en los cálculos de la tensión superficial se debe a que hubo un error de medición ya que al parecer la balanza no estaba calibrada y lo datos salieron fuera del rango normal.



No se trabajó en condiciones de laboratorio, pues aumenta a tener un mayor sesgo de error en los valores como la presión influida en los dedos al momento de sujetar el gotero y quizá porque no, el tamaño del gotero.



La tendencia de error porcentual se hubo disminuyendo y cada vez más se acercó a los valores de la tabla de referencia de E.Becerril. Pero sin embargo aún se tuvo la tendencia de ese altibajo en la gráfica pues debería en teoría ser una función lineal.

APLICACIONES: Alumno: Giancarlos Villalobos RomeroPágina 10


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Barco impulsado por la tensión superficial basado en el movimiento de larva de escarabajo Inspirado por el movimiento sinuoso de una larva de escarabajo en el agua, un equipo de investigadores de la Universidad de Pittsburgh desarrolló un nuevo sistema de propulsión en dicho fluido, que prescinde de pedales, remos o motores, y utiliza la superficie del agua como fuente de energía. La técnica se basa en desestabilizar la tensión superficial alrededor del objeto mediante un pulso eléctrico en el agua, causando que el mismo se mueva a través de la superficie gracias al arrastre de esta. Esta forma de propulsión sería una forma eficiente y de bajo mantenimiento para pequeños robots y embarcaciones que monitorean la calidad del agua en océanos, pantanos, o sobre cualquier tipo de superficie acuática, según declara Sung Kwon Cho, investigador y catedrático en la facultad de ingeniería de dicha universidad. El dispositivo desarrollado no tiene partes móviles y el electrodo que emite el pulso en el agua es de muy bajo consumo energético, pudiendo ser alimentado por baterías, ondas de radio, o células solares, agrega Cho. Dicho investigador, ideó este sistema de propulsión inspirado por una larva de escarabajo, que se mueve en la superficie del agua mediante un principio similar. La misma, si desea mantenerse en reposo, aplica la misma tensión a ambos lados de sí. Si desea desplazarse hacia alguna dirección, la larva modifica la tensión superficial en la dirección opuesta con sus extremidades, y de esa manera logra desplazarse a través del agua. Pero en vez de realizar un movimiento mecánico para alterar la tensión superficial de su alrededor como lo hace la larva, se recurre a un par de electrodos diminutos añadidos al barquito, el que lo impulsa lo hace a razón de 4 milímetros por segundo, y el otro situado en la parte delantera del mismo cumple la función de timón.



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ANEXOS



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