3.-MÉTODO DEL DOBLE CAPILAR
Es un variante del método de capilar explicado anteriormente. Buscando obtener datos más exactos se introducen 2 capilares en vez de solo uno con distintos radios, de esta manera se obtendrán dos distintas alturas del liquido en los capilares correspondientes. Estas alturas serán inversamente proporcionales a los diámetros de los capilares. Lo que se mide en este método es la diferencia de alturas entre el tubo capilar A (el de menor diámetro) y el capilar B (el de mayor diámetro). Nuestra h será sustituida por un
por lo que la ecuación de Young-Laplace modificada será: (
) ( (
))
Esta ecuación se obtiene a partir del siguiente razonamiento:
(
) ( (
(
)
) )
Con siendo la altura del capilar con diámetro más pequeño, y diámetro.
la altura del capilar de mayor
Generalmente medir los diámetros de los capilares nos lleva a manejar datos inexactos y de difícil medición, es por eso que lo que se hace es recurrir a un liquido con tensión superficial y densidad ya conocida, y a partir de estos datos encontrar una relación entre los radios.
Los pasos a seguir son los siguientes: Primero se introduce el líquido de tensión y densidad ya conocidas dentro del recipiente. Se espera a que el liquido suba por los capilares y se estabilice, a continuación se mide la diferencia de alturas entre capilares. Se succiona cuidadosamente por uno de los capilares de manera que los niveles del líquido varíen, se espera a que ambas alturas se estabilicen y de ahí se dispone a medir la diferencia de alturas. este procedimiento se repite hasta que se haya triplicado la diferencia de alturas dentro de los capilares. Finalmente se coloca el liquido problema y se realizan los mismo pasos anteriores. algunas consideraciones que hay que tomar en cuenta son las siguientes: El fluido de referencia que ha de usarse debe ser de lo más puro para que los valores de la densidad y a tensión superficial sean los más exactos posibles al momento de calcular la relación de los radios de los capilares. Harkins y Jordan han publicado hace ya 60 años unas tablas de corrección que toman en cuenta la forma del menisco. Están todavía válidas y permiten lograr una precisión del orden de 2%. Algunos tensiómetros computarizados toman en cuenta esta corrección en forma automática. Zidema y Waters han propuesto una ecuación para calcular el factor correctivo. En teoría se podría obtener un error inferior a 0,01 dina/cm; en realidad el error es del orden de 0,1 dina/cm, lo que es por lo general perfectamente suficiente. 4.-Método del levantamiento del anillo Uno de los métodos más usados. Consiste en medir la fuerza necesaria para separar un anillo de la superficie de un líquido. Esta fuerza está directamente relacionada con la tensión superficial.
Generalmente los anillos que se utilizan en este tipo de cálculos son de platino, para garantizar que el ángulo de contacto sea cero. Se ha comprobado experimentalmente que la ecuación mencionado produce una serie de errores bastante serios a considerar. Es por esto que se añade un factor de corrección β. por lo tanto la ecuación desarrollada sería la siguiente:
Donde f es la fuerza aplicada al anillo, r el radio del anillo y β, como ya se menciono anteriormente, el factor de corrección. El anillo tiene que flamearse para eliminar impurezas tales como la grasa de los dedos. Debe de mantenerse lo más horizontal posible respecto al líquido problema evitando que se creen ángulos de contacto, de lo contrario las lecturas serán muy bajas. Este método también puede aplicarse a tensiones interfaciales. Una interfase se define como la superficie de contacto entre dos fases condensadas (dos líquidos o un líquido y un sólido). hay que tener en cuenta que en estas mediciones, el líquido inferior debe mojar el anillo. La tensión actuara en toda la circunferencia del anillo, por lo que la nueva superficie tendrá dos lados. por lo tanto en el momento que se de la ruptura, el peso del liquido desprendido será igual a dos veces el perímetro del circulo por la tensión superficial. P = m*g = 2 p* d*g g =m*g/2pd =m*g/4pr
El factor de correción β variara entre 0.75 y 1.07, dependiendo de la porción de líquido que quedo adherido. Usualmente al determinar la tensión superficial por este método se usa el tensiómetro de de DuNouy. se coloca en un caja de petri la sustancia problema colocando el anillo sobre la superficie de esta. Se aplica una fuerza ascendente hasta la separación total del anillo con el líquido y se lee el valor que indica el tensiómetro. 5.-Estalagmómetro
El estalagmómetro es un tubo de vidrio que está constituido por un ensanchamiento en la parte superior, y un capilar en la parte inferior. El ensanchamiento de la parte superior tiene una serie de marcas para poder medir el volumen del liquido que se desplazara. La parte inferior(capilar) por otra parte se encuentra aplanado, con una forma lenticular, de esta manera la gota se desprenderá de este punto más fácilmente. La densidad del liquido deberá ser previamente medido con la ayuda de un picnómetro. El método consiste en contar la cantidad de gotas que caerán desde el capilar hasta que el volumen del liquido baje de la marca A a la marca B. en otras palabras, la cantidad de gotas que contendrA ese volumen.
Este número de gota se lo comparara con el numero de gotas contenidas en un mismo volumen de agua, y de esta manera se determinara la tensión superficial del liquido problema.
Una vez obtenidos todos los datos mencionados anteriormente se aplicara la siguiente ecuación, donde la densidad y la tensión superficial del agua se obtendrá de tablas.
6.- Método de la gota giratoria Como se puede apreciar de la figura. Consiste en colocar una gota o una burbuja de un fluido de baja densidad dentro de un cilindro de vidrio con otra fluido más denso. Se hace girar el tubo sobre su eje de tal forma que la gravedad centrípeta excede considerablemente la gravedad natural, se tiene un sistema en el cual el vector gravedad apunta del eje hacia la pared del tubo. En tal sistema la fuerza de gravedad tiende a reunir el fluido menos denso cerca del eje, lo que resulta en un alargamiento de la gota, mientras que la fuerza de tensión tiende a reducir el área interfacial de la gota, lo que resulta en un encogimiento. La tensión se expresa por:
En realidad se usa en general un coeficiente de corrección delante del factor 1/4 para tomar en cuenta el efecto de lupa que produce la pared del tubo (la cual puede ser muy espesa si se trata de un capilar). Se requieren tubos especiales con espesor de pared extremadamente constante para evitar cualquier deformación durante la medición del diámetro de la gota, que es el valor experimental más crítico (aparece al cubo en la fórmula). El método de la gota giratoria originalmente propuesto por Vonegut hace unos 40 años, fue mejorado por Cayias, Schechter y Wade en los años 70 para poder medir las tensiones ultrabajas producidas en los sistemas que contienen microemulsiones. Este método tiene la ventaja de no presentar un contacto sólido-líquido, lo cual elimina los problemas de ángulo de contacto. Se usa corrientemente para medir tensiones ultra-bajas hasta valores del orden de 0,0001 dina/cm. Con el "Spinning drop Tensiometer" construido por Cayias, la tensión se calcula mediante la relación:
γ(dina/cm) = 5,22 x 105d3 ∆ρ p2 donde: d es el diámetro de la gota (en mm), ∆ρ es la diferencia de la densidad en (g/cm3) de los dos fluidos y p es el período de rotación (en mide en sec/rev).
