PRÀCTICA TENSION SUPERFICIAL
I. INTROD INTRODUCC UCCIO ION N Las fuerzas de atracción y de repulsión intermoleculares afectan a propiedades de la materia como el punto de ebullición, de fusión, el calor de vaporización y la tensión superficial. Dentro de un líquido, líquido, alrededor de una molécula actúan atracciones simétricas simétricas pero en la superficie, una molécula se encuentra sólo parcialmente rodeada por moléculas y en consecuencia es atraída hacia adentro del líquido por las moléculas moléculas de la superficie superficie hacia el interior interior del líquido líquido (tensión superficial, superficial, y al hacerlo el líquido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana invisible. La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las !otas de un líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de ob"etos u or!anismos en la superficie de los líquidos. #ermodin$micamente #ermodin$micamente la tensión superficial es un fenómeno de superficie su perficie y es la tendencia de un líquido a disminuir su superficie hasta que su ener!ía de superficie potencial es mínima, condición necesaria para que el equilibrio sea estable. %omo la esfera presenta un $rea mínima para un volumen dado, entonces por la acción de la tensión superficial, la tendencia de una porción de un líquido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando est$ en contacto un líquido con un recipiente. & la fuerza que actúa por centímetro de lon!itud de una película que se e'tiende se le llama tensión superficial del líquido, la cual actúa como una fuerza que se opone al aumento de $rea del líquido. La tensión superficial es numéricamente i!ual a la proporción de aumento de la ener!ía superficial con el $rea y se mide en er! cm) o en dinas cm. La ener!ía superficial por centímetro cuadrado se representa con la letra !rie!a !amma (*.
II II.. OBJETI OBJETIVOS VOS - Determinar la tensión superficial de líquidos por el método de ascenso capilar. - +valuar la influencia de la temperatura y la concentración de sólidos en la determinación de la tensión superficial.
III. III. MARCO MARCO TEORICO TEORICO LA TENSIÓN SUPERFICIAL
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO #ermodin$micamente la tensión superficial es un fenómeno de superficie- y se relaciona con la tendencia de un líquido a disminuir dicha superficie hasta que su ener!ía de superficie potencial es mínima (condición necesaria para que el equilibrio sea estable. %omo la esfera presenta un $rea mínima para un volumen dado, por la acción de la tensión superficial, la tendencia de una porción de un líquido lleva a formar una esfera (por e"emplo, !otas de a!ua o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando est$ en contacto un líquido con un recipiente. La tensión superficial es responsable de fenómenos como la resistencia que presenta un líquido a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las !otas de un líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de ob"etos u or!anismos en la superficie de los líquidos. #ambién se denomina tensión superficial a la fuerza que actúa por unidad de lon!itud de una película el$stica que se e'tiende (como la que forma una burbu"a burbu"a de "abón, una !ota de a!ua o un !lobo hinchado. <ernat <ernativament ivamente, e, la tensión superficial, se puede definir como la proporción de aumento de la ener!ía superficial con el $rea y, en este caso, se medir$ en unidades de ener!íasuperficie (m) / 0m. 1e suele representar con la letra ɣ (!amma. +n física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de ener!ía necesaria para aumentar su superficie por unidad de $rea. +sta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. +ste efec efecto to permi permite te a al!u al!unos nos insec insecto tos, s, como como el zapat zapatero ero (2err (2erris is lacu lacust stri ris, s, desplazarse desplazarse por la superficie del a!ua sin hundirse. La tensión tensión superficial (una manife manifesta stació ción n de las fuerza fuerzass intermo intermolecu leculare laress en los líquid líquidos, os, "unto "unto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lu!ar a la capilaridad. %omo efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido. 3tra 3tra posi posibl ble e defi defini nici ción ón de tens tensió ión n supe superf rfic icia ial4l4 es la fuer fuerza za que que actú actúa a tan!encialmente por unidad de lon!itud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie. Las fuerzas
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO cohesivas entre las moléculas de un líquido son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial.
LA CAPILARIDAD La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido y que le confiere la capacidad de subir o ba"ar por un tubo capilar. %uando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo5 es decir, es un líquido que mo"a. +l líquido si!ue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. 6ste es el caso del a!ua, y esta propiedad es la que re!ula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin !astar ener!ía para vencer la !ravedad. 1in embar!o, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es m$s potente que la adhesión al capilar, como el caso del mercurio, la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su superficie es conve'a.
%uando un líquido asciende por un tubo capilar y mo"a las paredes del tubo, forma un menisco cóncavo en la superficie líquido7aire en virtud de una diferencia de presión entre el líquido contenido en el recipiente y la presión del líquido en el interior del capilar. +sta diferencia de presión provoca un ascenso del líquido en el interior del capilar que se detiene en el momento en que las presiones son i!uales, es decir la presión hidrost$tica de la columna de líquido en el capilar y la presión fuera del mismo.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 8or tanto, mientras m$s suba el líquido por el capilar, la diferencia de presiones es mayor y por lo tanto mayor es el valor de la tensión superficial del líquido. +sto est$ representado en la ecuación de 9oun!7Laplace. AP =
2. σ
R
Donde se observa que la tensión superficial depende directamente de la diferencia de presiones mientras que el radio del capilar la afecta inversamente. La capilaridad 3tros fenómenos que influyen en el ascenso o descenso del líquido por un capilar es el valor relativo de las fuerzas de cohesión entre las moléculas de un mismo líquido y las fuerzas de adhesión entre el líquido y las paredes del tubo. +stas fuerzas determinan el $n!ulo de contacto que forma el líquido con las paredes del tubo. 1í este $n!ulo es peque:o se dice que el líquido mo"a la superficie y se forma entonces un menisco cóncavo.
+l método de un capilar utiliza la si!uiente ecuación4 * / (h .! .r .;() .cos< h / altura de la columna líquida dentro del capilar ! / aceleración debida a la !ravedad r / radio del capilar ρ/ Densidad del líquido 8ara $n!ulos de contacto que tienden a cero y líquidos que mo"an totalmente las paredes de los capilares, el $n!ulo / = entonces la fórmula a se!uir es4
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO γ =
h.g.r . ρ 2
LA TENSOACTIVIDAD +l término surfactante o tensoactivo es una contracción del término >a!ente de actividad superficial>, con el que se desi!na a aquellas sustancias que son capaces de modificar las propiedades físicas (mec$nicas, eléctricas, ópticas, etc. de una superficie o de una interface, reduciendo la tensión superficial.
Tensoactivos catinicos 1on aquellos que en solución forman iones, resultando car!ado positivamente el !rupo hidrófobo de la molécula. %omo representante de este !rupo se encuentra el ?romuro de %etil &monio5 en !eneral, son compuestos cuaternarios de amonio o una amina !rasa en medio $cido.
Tensoactivos an!te"os an!ot#"icos %omo su nombre lo indica, actúan dependiendo del medio en que se encuentren, en medio b$sico son aniónicos y en medio $cido son catiónicos. @ormula4 &lquil Dimetil ?etaína.
TENSIÓN SUPERFICIAL DE DIVERSOS L$%UIDOS +n un fluido cada molécula interacciona con las que le rodean. +l radio de acción de las fuerzas moleculares es relativamente peque:o, abarca a las moléculas vecinas m$s cercanas. Aamos a determinar de forma cualitativa, la resultante de las fuerzas de interacción sobre una molécula que se encuentra en4 &, el interior del líquido ?, en las pro'imidades de la superficie %, en la superficie
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
%onsideremos una molécula (en color ro"o en el seno de un líquido en equilibrio, ale"ada de la superficie libre tal como la &. 8or simetría, la resultante de todas las fuerzas atractivas procedentes de las moléculas (en color azul que la rodean, ser$ nula. +n cambio, si la molécula se encuentra en ?, por e'istir en valor medio menos moléculas arriba que aba"o, la molécula en cuestión estar$ sometida a una fuerza resultante diri!ida hacia el interior del líquido. 1i la molécula se encuentra en %, la resultante de las fuerzas de interacción es mayor que en el caso ?. Las fuerzas de interacción, hacen que las moléculas situadas en las pro'imidades de la superficie libre de un fluido e'perimenten una fuerza diri!ida hacia el interior del líquido. %omo todo sistema mec$nico tiende a adoptar espont$neamente el estado de m$s ba"a ener!ía potencial, se comprende que los líquidos ten!an tendencia a presentar al e'terior la superficie m$s peque:a posible.
FACTORES %UE AFECTAN A LA TENSIÓN SUPERFICIAL +ntre los factores que afectan la tensión superficial se encuentran las sustancias tensoactivas las cuales disminuyen la tensión superficial del a!ua5 las sales las cuales aumentan la tensión superficial y la temperatura la cual tiene una relación inversa con la tensión superficial. 8ara un líquido dado, el valor de la tensión superficial disminuye con la temperatura, debido al aumento de la a!itación térmica, lo que redunda en una
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO menor intensidad efectiva de las fuerzas intermoleculares. +l valor de tiende a cero conforme la temperatura se apro'ima a la temperatura crítica #c del compuesto. +n este punto, el líquido es indistin!uible del vapor, form$ndose una fase continua donde no e'iste una superficie definida entre ambos, desapareciendo las dos fases. &l haber solamente una fase, la tensión superficial vale =. %uando
B =, ya que para aumentar el estado del líquido en contacto hace falta
llevar m$s moléculas a la superficie, con lo cual disminuye la ener!ía del sistema y eso la cantidad de traba"o necesario para llevar una molécula a la superficie. 4 depende de la naturaleza de las dos fases puestas en contacto que, en !eneral, ser$ un líquido y un sólido. &sí, la tensión superficial ser$ i!ual por e"emplo para a!ua en contacto con su vapor, a!ua en contacto con un !as inerte o a!ua en contacto con un sólido, al cual podr$ mo"ar o no debido a las diferencias entre las fuerzas cohesivas (dentro del líquido y las adhesivas (líquido7superficie. 4 1e puede interpretar como un fuerza por unidad de lon!itud (se mide en 0Cm 7
. +sto puede ilustrarse considerando un sistema bif$sico confinado por un
pistón móvil, en particular dos líquidos con distinta tensión superficial, como podría ser el a!ua y el he'ano. +n este caso el líquido con mayor tensión superficial (a!ua tender$ a disminuir su superficie a costa de aumentar la del he'ano, de menor tensión superficial, lo cual se traduce en una fuerza neta que mueve el pistón desde el he'ano hacia el a!ua. +l valor de depende de la ma!nitud de las fuerzas intermoleculares en el seno del líquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión del líquido, mayor ser$ su tensión superficial. 8odemos ilustrar este e"emplo considerando tres líquidos4 he'ano, a!ua y mercurio. +n el caso del he'ano, las fuerzas intermoleculares son de tipo fuerzas de Aan der Eaals. +l a!ua, aparte de la de Aan der Eaals tiene interacciones de puente de hidró!eno, de mayor
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO intensidad, y el mercurio est$ sometido al enlace met$lico, la m$s intensa de las tres. &sí, la de cada líquido crece del he'ano al mercurio.
IV. MATERIALES & METODOS '.(. MATERIALES Mate"ia) *e an+)isis,
&lcohol etílico (FG 2.L preferencia absoluto &!ua destilada &ceite Aina!re 1acarosa
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Mate"ia) *e vi*"io, 8robetas #ubos capilares Aarillas de vidrio Inst"-entos /0o a"te!actos 8icnómetros #ermómetros ?alanza analítica Ot"os ate"ia)es He!la 8isetas %lics %ocina eléctrica Hefri!eradora
'.1. METODOLO2IA a3 Dete"inacin *e )a tensin s-4e"!icia) 4o" e) #to*o *e) ascenso en t-5o ca4i)a" 8ara la determinación de la tensión superficial de un líquido problema, preparamos soluciones azucaras a diferentes concentraciones al IJpp, =Jpp y IJpp. 8ara cada una de las soluciones azucaradas se realizó tres procedimientos a distintas temperaturas4 a refri!eración (F.IK%, a temperatura de ambiente (.IK% y caliente (MNK%. Los procedimientos se realizaron de la si!uiente manera4 - 8esamos el azúcar en la balanza analítica I ! ,= ! y I !5 tres muestras -
para cada peso. Oedimos el a!ua destilada refri!erada a F.IK%, a temperatura de ambiente .IK% y a temperatura de MNK% en tres probetas para cada
-
temperatura. Después de medir el a!ua destilada, mezclamos con el azúcar al IJ pp con FI ml, tanto para F.K%, .IK% y MNK% cada uno en un respectivo
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO vaso de precipitación5 de la misma manera se realizó para el =J pp con F= ml de a!ua destilada y también para el IJ pp con I ml -
respectivamente. Pomo!enizamos las muestras con ayuda de una varilla de vidrio hasta
-
obtener una mezcla uniforme. Las muestras a temperatura de F.IK% tanto al IJpp, =Jpp y IJpp se llevó a la refri!eradora para mantener la temperatura constante. las muestras a .IK% permanecieron a temperatura de ambiente, las otras tres muestras se calentaron hasta MNK% en la cocina eléctrica. Después utilizando un capilar determinamos la capilaridad de cada una de las muestras a distintas concentraciones y temperaturas4 %on un clic se su"etó el capilar hacia la re!la coloc$ndolo desde el cero e
-
introducimos en las muestras, esperamos un momento hasta que la -
muestra ascienda por el capilar. Lue!o observamos cuantos mm ascendió la muestra por el capilar y
-
anotamos. ¬amos la altura (h &. %alculamos la tensión superficial de cada líquido, usando la si!uiente fórmula4 ρ . g . h . r γ = 2. cosθ
-
@inalmente calculamos la tensión superficial de las soluciones azucaradas4
γ A γ B
( )( )
=
ρ A
h A
ρB
hB
Dónde4 γ A=¿ #ensión superficial del a!ua pura a temperatura tomada de teoría4 =.=NFN 0m.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO γ B / tensión superficial del líquido problema (en este caso de la solución azucarada ρ A / Densidad del a!ua pura ρB =¿ Densidad del liquidó problema h A =¿ h B=¿
<ura que alcanza en el capilar el a!ua destilada pura <ura que alcanza el líquido problema en el mismo capilar a la
misma temperatura.
V. RESULTADOS a. Tensin s-4e"!icia) *e) a6-a a (7.89C Ta5)a (, Dete"inacin *e )a tensin s-4e"!icia) 4o" e) #to*o *e) ascenso en t-5o ca4i)a" !)-i*o A6-a aceite vina6"e Etano)
ρ
:;6083 997
FM= === F)=
A)t-"a :3
Ra*io :3
2"ave*a* :0s13
I = =
=.===I =.===I =.===I =.===I
F.NF F.NF F.NF F.NF
γ
θ
:;60s13 =.=MGN =.=)) =.=)GF =.=))I
Ta5)a 1, Te4e"at-"a A5iente (<.=>C Li?-i*o
ρ
@ ascenso
γ
a-ca"a*a
=Q =Q =Q =Q
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO :;6083 :c3
:3
Saca"osa :=3
==
.R
R
=.=GN
Saca"osa :(3
=MN
.G
G
=.=NFG
Saca"osa :(=3
=G=
.M
M
=.=GG
Ta5)a 8, Te4e"at-"a *e Re!"i6e"acin 7.=>C Li?-i*o
@ ascenso
ρ 8
γ
a-ca"a*a
:;60 3
:c3
:3
Saca"osa :=3
=)=
.R
R
=.=GI
Saca"osa :(3
=R=
.I
I
=.=NR
Saca"osa :(=3
=G=
.I
I
=.=NGM
Ta5)a ', Te4e"at-"a ca)iente 8>C Li?-i*o
@ ascenso
ρ 8
γ
a-ca"a*a
:;60 3
:c3
:3
Saca"osa :=3
=
.M
M
=.=GMI
Saca"osa :(3
=MI
.G
G
=.=NFI
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
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Saca"osa :(=3
=RI
=.FI
F.I
=.=RNG
VI. DISCUSION 8odemos confirmar que la densidad de las soluciones azucaradas IJ,=J y -
IJdisminuye al aumentar la temperatura, cumpliéndose de esta manera lo que la teoría menciona4 por lo !eneral al aumentar la temperatura disminuye la -
densidad-. 8ara determinar la tensión superficial lo ideal hubiese sido traba"ar con el mismo capilar en todas las mesas y así tener resultados m$s correctos, ya que sabemos que los capilares son distintos entre sí. Snos su interior ser$n ru!oso con respecto a otro, en consecuencia los resultados obtenidos en una mesa no
-
va hacer i!ual a la otra, es decir e'istir$ una alteración de los resultados. La tensión superficial de las soluciones azucaradas a diversas concentraciones, también, se ve afectada por el aumento de la temperatura y esto se puede
-
comprobar con al!unos resultados obtenidos en la pr$ctica de laboratorio. +n las soluciones azucaras mientras menos solidos hay m$s tensión superficial
-
e'iste. +n pr$ctica el radio del capilar es relativamente peque:o y se utilizó el mismo valor de radio para el c$lculo de los diferentes líquidos.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO - +n la tabla los resultados obtenidos durante la pr$ctica fueron variados, esto debe a las densidades de cada líquido y a la forma como se presentan o actúan, es decir a la naturaleza de cada líquido. &dem$s la tensión superficial de los diversos líquidos puede verse afectada por la influencia del medio e'terior se comprende ya que las moléculas del medio e"ercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.
VII. CONCLUSIONES - 1e lo!ró comprobar que la capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de la tensión superficial de los mismos, y entre los fenómenos que influyen en el ascenso de un líquido por un capilar est$n las fuerzas de cohesión entre las moléculas de un mismo líquido y las fuerzas de adhesión entre el líquido y las paredes del tubo capilar. -
La tensión superficial es un fenómeno que en si depende de muchas cosas, por e"emplo, de la temperatura, entre mayor temperatura menor tensión superficial y esto se ha lo!rado comprobar es este laboratorio5 sin embar!o, también depende de otro tipo de factores como la densidad ya que a menor densidad menor tensión superficial5 ahora bien, el fenómeno de tensión superficial se relaciona a su vez con otro tipos de fenómenos dentro de los cuales est$ la capilaridad, pero, no es el único.
-
#ambién se deduce la densidad se ve afectada con la temperatura y la concentración de solidos5 si se aumenta la temperatura la densidad disminuye y si hay una alta concentración de solidos la densidad aumenta5 por lo cual la densidad es un requisito muy importante al momento de calcular la tensión superficial.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VIII. RECOMENDACIONES - 1e recomienda repetir o tomar varias medidas en la determinación de la altura
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por el método del capilar y lue!o sacar un promedio y así de esta manera obtendremos resultados m$s e'actos. #ener un apropiado mane"o de las herramientas e instrumentos de laboratorio. +vitar que el líquido ten!a espuma, es muy importante de evitar cualquier
-
burbu"a en el interior de los capilares ya que alteraría el valor de la altura de la columna líquida.
I. BIBLIO2RAFIA Disponible en4 •
http4fluidos.eia.edu.cohidraulicaarticulosesconceptosbasicosmfluidostensio nsuperficialdefiniciones.html
•
http4TTT.docencia.unt.edu.arbioquimicafisica#eoriasNJ)=7J)=#ensi J%MJ?MnJ)=1uperficial.pdf
•
http4TTT.uclm.esprofesoradoa"barbero8racticasUfarmacia=FU#ensionUsup erficial.pdf
•
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•
http4TTT.artisam.or!descar!aspdf#+013&%#VA31J)=8&H#+).pdf
•
http4depa.fquim.unam.m'finapresentatensoactivos.pdf
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO . ANEOS %alculamos la tensión superficial del a!ua4 ρ . g . h . r γ = 2. cosθ
γ agua =
(997 )( 9.79 )( 0.015 )( 0.0005 ) 2.cos 0 °
γ agua =0.0367 N / m
#ensión superficial del etanol a .IQ% γ =
γ etanol =
ρ . g . h . r 2. cosθ
( 920 )( 9.79 )( 0.010)( 0.0005) 2.cos0 °
γ etanol = 0.0225 N / m
CUESTIONARIO a3 Desc"i5i" e) 4"inci4io *e !-ncionaiento *e )a *ete"inacin *e )a tensin s-4e"!icia) 4o" e) ani))o *e D-no/. +ste método se basa en medir la fuerza necesaria para separar un anillo de la superficie, bien suspendido el anillo del brazo de una balanza, o utilizando un sistema de hilo de torsión.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO La fuerza para despe!arlo est$ relacionada con la tensión superficial o interfacial por la e'presión4 γ =
β . f 4 π .r
Dónde4
f
r es el radio medio del anillo
es el empu"e aplicado al anillo en dinas5
β es un factor de corrección. 8ara tener un $n!ulo de contacto cero, se utilizan anillos de platino perfectamente limpios. +s esencial que el anillo repose plano sobre la superficie líquida. 8ara medidas en interfaces, el líquido inferior debe mo"ar con preferencia el anillo. La tensión superficial actúa sobre toda la circunferencia de este anillo, y la nueva superficie que se forma posee dos lados. &l momento de la ruptura, el peso del líquido desprendido ser$ i!ual al producto de la tensión superficial por dos veces (la superficie e'terna y la superficie interna es el perímetro del círculo. 1í m es la masa medida, se puede escribir4 P=m ∗g =2 p∗d∗ g
g= m∗g / 2 pd = m∗g / 4 pr
ParWins y ordan han publicado hace ya G= a:os unas tablas de corrección que toman en cuenta la forma del menisco. +st$n todavía v$lidas y permiten lo!rar una precisión del orden de )J. &l!unos tensiómetros computarizados toman en cuenta esta corrección en forma autom$tica. Xidema y Eaters han propuesto una ecuación para calcular el factor correctivo. +n teoría se podría obtener un error inferior a =,= dinacm5 en realidad el error es del orden de =, dinacm, lo que es por lo !eneral perfectamente suficiente.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO +n realidad es necesario tomar en cuenta un factor de corrección el cual varía de =,NI a ,=N que depende de una peque:ísima porción de líquido que quedó adherido. 2eneralmente los constructores de aparatos fabrican estos equipos ya calibrados, de tal forma que no se requiere hacer c$lculos de medición y los valores de tensión superficial los da directamente. &simismo hay otros equipos m$s sofisticados di!it$licos y con control de temperatura.
53 Desc"i5i" e) 4"inci4io *e !-ncionaiento *e )os si6-ientes #to*os 4a"a *ete"ina" )a tensin s-4e"!icia), M#to*o *e 5-"5-a 1e mide la tensión superficial de un líquido, a partir de la medida de la -
sobrepresión en el interior de una burbu"a de aire formada en el interior de dicho líquido.
F-n*aentos !Gsicos +l dispositivo e'perimental se muestra en la fi!ura. 1e inyecta con cuidado aire por el tubo &, las burbu"as formadas en el capilar % se desprenden ascendiendo hasta la superficie del vaso. +l manómetro O mide la sobrepresión requerida para formar la burbu"a.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 8ara inyectar aire se emplea un embudo + lleno de a!ua, con una llave L que se abre muy poco. +l a!ua que cae del embudo va llenando el matraz Y y el aire desalo"ado sale hacia el dispositivo. %alculamos la presión en el interior y en el e'terior de la burbu"a en el momento en el que se desprende4
P"esin eHte"io", La presión e'terior a la burbu"a es la suma de la presión atmosférica p0 m$s la de la columna de líquido de densidad ρ y altura h
pe / p= Z ρ !h P"esin inte"io" La presión en el interior de la burbu"a es la suma de la presión atmosférica p0 m$s la que corresponde a la altura m$'ima hm marcada por el manómetro que contiene un líquido (líquido manométrico de densidad ρm.
pi / p= Z ρm!hm %omo hemos visto, la diferencia de presión entre el interior y el e'terior de una burbu"a debido a su curvatura es4
Donde R es el radio de la burbu"a o del capilar. +l factor dos se debe a que la burbu"a solamente presenta una cara (una pompa de "abón tiene dos caras. Despe"ando la tensión superficial y lle!amos a la si!uiente fórmula
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
T#cnica *e 4eso *e )a 6ota +s un método muy conveniente para la medición de la tensión superficial en una interfase líquido7aire o la tensión interfacial líquido7líquido. %onsiste en conocer el peso o medir el volumen de las !otas de un líquido que se desprenden lentamente de la punta de un tubo estrecho o capilar montado verticalmente. +l peso de la !ota (y el volumen se relaciona con la fuerza debida a la tensión superficial. +l momento de desprendimiento de las !otas ocurre cuando su peso ya no est$ equilibrado por la tensión superficial que se e"erce a lo lar!o de la periferia e'terior del e'tremo de la pipeta. Sn capilar sostenido por un soporte de forma que se encuentre completamente vertical, se car!a con el líquido en cuestión, el cual deber$ caer en un recipiente o contenedor. 1e de"an caer lentamente las !otas en la punta del capilar de tal forma que ten!an una velocidad de flu"o que nos permita ver la formación de cada !ota y su conteo. &ntes de contar el número de !otas, se deber$ pesar el recipiente contenedor, lue!o pesar todas las !otas y posteriormente calcular el peso promedio de una !ota.
c3 Ave"i6-a" )a tensin s-4e"!icia) *e )os si6-ientes )G?-i*os :consi6na" )a te4e"at-"a a )a c-a) @ace "e!e"encia3. Tensin s-4e"!icia)
Te4e"at-"a
:N0 o *ina0c3
>C
&lcohol etílico
)).NI
)=
&lcohol metílico
)).GI
)=
2licerol
GM.R=
)=
Leche
R).M 7 I).
)=
&ceite de semilla de al!odón
MI.R
)=
LG?-i*o
20
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO &ceite de coco
MM.R
)=
&ceite de oliva
MM.=
)=
