TENSIÓN SUPERFICIAL SUPERFICIAL EXPERIENCIA N° 5
I! "#$ETI%" •
Dete Deterrmina minarr el co coef efci cien ente te de tens tensió ión n supe superf rfci cial al de los los líqui líquido dos, s, util utiliz izan ando do el mé méto todo do de Rayle ayleig igh h (clá (clási sico co)) y mediante el uso de un equipo automatizado
II! E&UIP" E&UIP"S S ' (ATER (ATERIAL IALES ES ()*+,+ Ra-lei./ 0Cl1sic+2 1 !oporte uni"ersal 1 #ureta, medir diámetro e$terno 1 %aso de precipitados precipita dos 1 &lamp 1 'ermómetro íquidos agua, alcohol, ron E3uip+ au*+4a*ia,+ 0C+6ra 7 #asic8 Uni*2 1 *ro de medida de tensión superfcial, superfcial, de diámetro promedio 1+ mm, 1 -& con .indo/s 0-.indo/s +2 1 &o3ra4 #asic56nit 1 7uente de poder de 18 %8* 1 !o9t/are &o3ra4 7orce' 7orce'esla esla 1 :ódulo de medición medición de ;e/ton 1 !ensor ;e/ton 1 &ronómetro 1 %arilla de 8 cm 1 &lamp 1 -lata9orma de ele"ación "ertical "ertical 1 &u3eta -etri, -etri, d< 8=cm 1 -a>o 1 -ro3eta -ro3eta de de 1== ml 1 *ccesorios *ccesorios de cone$ión 1 'rípode #ase
Experiencia N°5 –Tensión ensi ón Superfci Supe rfcial al
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III!PRINCIPI"S TEÓRIC"S ?n el interior de un líquido una molécula es atraída por todas las que le rodean (9uerzas de cohesión), de manera que el e9ecto total es nulo -ero en la superfcie las 9uerzas que atraen a las moléculas hacia a3a@o no pueden ser neutralizadas por las moléculas superiores porque no e$isten * causa de este hecho los líquidos tienden siempre a presentar la menor superfcie li3re posi3le, y así por e@emplo, una gota adopta la 9orma es9érica porque ésta, a igualdad de "olumen le corresponde la mínima superfcie ?sta tendencia de las superfcies li3res a contraerse es moti"o de una 9uerza que actAa tangencialmente a la superfcie li3re y normal al 3orde de su@eción de ésta, reci3e el nom3re de B'?;!C; !6-?R7C&C*B y mide la 9uerza por unidad de longitud del 3orde de su@eción !u unidad por tanto en el !C es el ;e/tonmetro
C+/esión - Tensión Superfcial as 9uerzas cohesi"as entre las moléculas dentro de un líquido, están compartidas con todos los átomos "ecinos as de la superfcie, no tienen átomos por encima y presentan 9uerzas atracti"as más 9uertes so3re sus "ecinas pró$imas de la superfcie ?sta me@ora de las 9uerzas de atracción intermoleculares en la superfcie, se llama tensión superfcial
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Tensión Superfcial ,el A.ua a tensión superfcial del agua es E8 dinascm a 8F& !ería necesaria una 9uerza de E8 dinas para romper una película de agua de 1 cm de larga a tensión superfcial del agua, disminuye signifcati"amente con la temperatura, segAn se muestra en el gráfco a tensión superfcial, pro"iene de la naturaleza polar de las moléculas de agua ?l agua caliente es un agente de limpieza me@or, porque la menor tensión superfcial, la hace me@orar como Bagente de mo@adoB, penetrando con más 9acilidad en los poros y fsuras os detergentes y @a3ones 3a@an aAn más la tensión superfcial
C+/esión - A,/esión as moléculas en estado líquido e$perimentan una 9uerte 9uerza de atracción intermolecular &uando esas 9uerzas son entre moléculas iguales, entonces las re9erimos como 9uerzas cohesi"as -or e@emplo, las moléculas de una gota de agua se mantienen unidas por 9uerzas de cohesión, y las 9uerzas de cohesión, especialmente 9uerte en la superfcie constituye la tensión superfcial &uando las 9uerzas de atracción son entre moléculas di9erentes, se dice que son 9uerzas de adhesión as 9uerzas de adhesión entre las moléculas de agua y las paredes de un tu3o de "idrio, son más 9uertes que las 9uerzas cohesi"as, con lo que se desarrolla un mecanismo de ele"ación del agua so3re las paredes de la "asi@a y contri3uyendo por tanto a la acción capilar as 9uerzas atracti"as entre las moléculas de un líquido, se pueden considerar como 9uerzas electrostáticas residuales y algunas "eces son llamadas 9uerzas de "an der .aals o adherencia "an der .aals
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()*+,+ ,e Ra-lei./ Del análisis de la dinámica presente en la 9ormación de una gota que se desprende de un tu3o cilíndrico de radio R, para un líquido que tiene un coe9iciente de tensión super9icial G H se o3ser"a que mientras la gota no se desprenda, tomará una 9orma tal que la componente "ertical de la 9uerza de tensión superfcial se equili3ra con su pesoH la componente "ertical de la 9uerza de tensión superfcial alcanzará su "alor má$imo en el instante @usto antes de que la gota se desprendaH en el momento que se desprende se cumple a la siguiente relación
Donde m es la masa de la gota, R es el radio e$terno de la punta de la 3ureta, y es el coefciente de tensión superfcial de líquido
G
De3ido a la condición de mínimo, las gotas de agua adoptan la 9orma es9érica * partir de la ecuación (1) se podría determinar G, pero como ahí no se ha tenido en cuenta el tra3a@o de de9ormación cilindroIes9era, el "alor que se o3tu"iera no sería e$acto Rayleigh retocó esta e$presión, y encontró un modo empírico para determinar G Recti9icó las constantes y llegó a la ecuación
&onsiderando un líquido de "olumen %, de densidad J, y que en él hay un nAmero ; de gotas, la masa de cada gota será
-or lo tanto se encuentra que
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I%! PR"CE9I(IENT" ("NTA$E : – (;T"9" 9E RA :ontamos el equipo segAn la fgura se muestra en el manual 6na "ez armado el equipo procedemos a "erter el líquido, cuya tensión superfcial deseamos terminar, en la 3ureta
que
1 :edimos la temperatura del líquido en el interior de la 3ureta y se anota en la 'a3la 1 8 6saremos el "aso de precipitados para que sea depósito del líquido que se descargará de la 3ureta 4 De la 3ureta, tomaremos dos puntos ar3itrarios, * y #, como puntos de re9erencia K !e procede a "erter el líquido de la 3ureta al "aso de precipitados, mientras se realiza ello se conta3iliza el nAmero de gotas que caen entre los dos puntos de re9erencias tomados ?l procedimiento se repetirá "eces -or cada "ez se anota los datos en la 'a3la 1 L -ara otros líquidos (alcohol y ron) procedemos a repetir los pasos del 1 al L
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%!C"NCLUSI"NES •
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!e consiguió demostrar que la tensión superfcial depende de la densidad de los líquidos, ya que cuando se conta3ilizo la cantidad de gotitas que ha3ían en un determinado "olumen de agua y alcohol se pudo notar que este Altimo ha3ían casi el do3le que en caso del agua y esto se de3ía a la di9erencia de densidades a 9orma es9érica de las gotitas se de3e a que le es9era es un cuerpo geométrico que para un mismo "olumen tiene menos superfcie, por esta razón, el paso de una masa dada de líquido desde una 9orma cualquiera, no es9érica, a la de es9era, está relacionada con una diminución de superfcie -or consiguiente, la acción de las 9uerzas de la presión molecular que o3ligar al líquido a tomar la 9orma de es9era es análoga a la que se producirá si la superfcie del líquido 9uera de por si una película estirada que tendiera a contraerse
a tensión superfcial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura ?n general, la tensión superfcial disminuye con la temperatura, ya que las 9uerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica a inMuencia del medio e$terior se comprende ya que las moléculas del medio e@ercen acciones atracti"as so3re las moléculas situadas en la superfcie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido
I REC"(EN9ACI"NES •
*@ustar correctamente la 3ureta al soporte uni"ersal, ya que si éste se suelta se que3rará además se perderá el líquido que contiene
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&omo la densidad de los líquidos en estudio son di9erentes, es recomenda3le tra3a@ar con "olAmenes distintos para el conteo de gotas, pues las gotas del líquido menos denso caerá con menor "elocidad que las gotas del líquido con mayor densidad -rocurar no hacer mo"imientos 3ruscos ni alguna pertur3ación, al momento de tra3a@ar con el equipo automatizado, ya que el sensor que éste tiene captará este distur3io, distorsionándose así los datos o3tenidos
ANEX"S Pase+ s+6re el A.ua os peque>os insectos, tales como el zapatero de agua pueden caminar so3re el agua, porque su peso no es sufciente para penetrar la superfcie
A.u?a Fl+*an,+ !i se coloca cuidadosamente so3re la superfcie, una peque>a agu@a puede Motar en la superfcie del agua a pesar de ser "arias "eces más densa que el agua !i se agita la superfcie para romper la tensión superfcial, entonces la agu@a se hunde rápidamente
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L+s 4a*eriales ,e l+na os materiales comunes de lonas, son de alguna 9orma impermea3les, en los cuales la tensión de superfcie del agua, llenará los poros del te@ido fno del material -ero si toca la lona con los dedos, se rompe la tensión superfcial y el agua comenzará a atra"esar la lona comenzando el goteo
L+s $a6+nes - 9e*er.en*es *yudan a la limpieza de la ropa al disminuir la tensión superfcial del agua, de modo que ésta penetra más 9ácilmente en los poros y las superfcies manchadas
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Prue6a Cl@nica para la Ic*ericia a orina normal, tiene una tensión superfcial ('!) de unas LL dinascm, pero si está presente la 3ilis (una prue3a para la ictericia), cae a unos ?n la prue3a de heno, se esparce pol"o de azu9re so3re la superfcie de la orina ?l pol"o Motará en la orina normal, pero se hundirá si la '! 3a@a por la 3ilis
Laar c+n A.ua Fr@a a razón mayor para usar agua caliente, es que su tensión superfcial es menor y por tanto un me@or agente de mo@ado -ero si el detergente 3a@a la '!, puede hacer innecesario el calor
9esinBec*an*es! Tensión Superfcial ?sto permite que se propaguen a tra"és de las paredes celulares de las 3acterias y eliminar su desarrollo 6n desin9ectante, el !'4E tiene un nom3re que apunta a su 3a@a tensión superfcial en comparación con los E8 dinascm del agua
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