TENSION SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD INTRODUCCION. En el mundo que nos rodea, junto a la gravedad, elasticidad y rozamiento, actúa otra fuerza a l a qu e de ordinar io no presta prestamos mos ate atenci nción. ón. Esta Esta fuerza fuerza actúa a lo largo de la tangente a la superficie de todos los líquidos y recibe el nombre de fuerza de la tensión superficial. Es relativamente pequeña, pero desempeña un papel de no poca importancia en la naturaleza. En el bien conocido experimento en que se demuestra que el acero puede flotar, se coloca cuidadosamente una aguja o una hoja de afeitar sobre la superficie del agua contenida en un vaso. Este experimento es una excelente demostración de la propiedad de los fluidos conocida como tensión superficial
Que es la tensión superficial? La superficie de cualquier líquido se comporta como si sobre esta existe una membrana a tensión. A este fenómeno se le conoce como tensión superficial. La tensión superficial de un líquido está asociada a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Insecto caminando gota de agua
La interacción de las partículas en la superficie del agua, hace que esta se presente como una superficie elástica, lo que impide que se pueda ingresar al seno del líquido.
Las fuerzas de tensión superficial tienden a minimizar la energía en la superficie del fluido haciendo que estas tengan una tendencia a una forma esférica.
¿Cuales son las causas de la tensión superficial? La tensión superficial es causada por los efectos de las fuerzas intermoleculares que existen en la interfase. La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. Líquidos cuyas moléculas tengan fuerzas de atracción intermoleculares fuertes tendrán tensión superficial elevada.
Esta figura muestra el diagrama de fuerzas actuando sobre el cuerpo, nótese que el peso es equilibrado por la tensión superficial del agua. La tensión superficial en cuerpos livianos: El efecto de membrana sobre la superficie del agua impide que un objeto más pesado que el agua se sumerja.
¿Como influye la temperatura a la tensión superficial? En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se debe a que las moléculas del medio ejercen acciones
atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.
En la figura se observa que la tensión superficial disminuye al aumentar la temperatura, esto se debe a que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica.
La tensión superficial del agua Dado que las fuerzas intermoleculares de atracción entre moléculas de agua se deben a los enlaces de hidrógeno y éstos representan una alta energía, la tensión superficial del agua es mayor que la de muchos otros líquidos.
El agua muestra un valor de tensión superficial mayor que otros líquidos comunes a temperatura ambiente. En el diagrama se muestra un valor tres veces mayor que la media de los otros líquidos.
CAPILARIDAD. En la mayoría de los problemas de hidrostática, el efecto de la tensión superficial puede considerarse insignificante; pero existen otros en los que la tensión superficial tiene un papel predominante como en la capilaridad.
Que es la capilaridad? La capilaridad es la tendencia de un líquido a absorberse en un tubo estrecho (tubo capilar). Este fenómeno es responsable de la propensión que tienen algunos materiales porosos a absorber agua. Por ejemplo, esponjas, telas, y el suelo. Nótese que los poros deben estar conectados para que el líquido pueda fluir a través del medio.
¿Como se manifiesta la capilaridad en el agua? Cuando un tubo capilar de vidrio se pone en contacto con la superficie del agua, esta establece su ángulo de contacto con la pared del capilar. La tensión superficial alrededor del perímetro del tubo produce una fuerza con una componente vertical causando que el agua suba dentro del tubo hasta que el peso de la columna de agua equilibra la fuerza vertical generada por la tensión superficial.
La columna de agua en un tubo capilar se eleva hasta que la componente vertical de la tensión superficial se equilibra con el peso de la columna.
Fenómenos capilares. El hecho que las fuerzas adhesivas en el agua sean mayores que las cohesivas, se manifiesta también en la formación de un menisco cóncavo
(redondeado hacia abajo) en el extremo de la columna. Cuando las fuerzas cohesivas son mayores que las adhesivas, como en el caso del líquido mercurio, se forma un menisco convexo (redondeado hacia arriba).
En el primer caso el líquido mojará al sólido y su forma en las proximidades de la pared del recipiente será tal, que el ángulo θ (ángulo de contacto o enlace) entre el plano tangente a la superficie del líquido y la pared, será agudo (el líquido se adhiere a la pared). En el segundo caso el líquido NO MOJA la superficie del sólido y el ángulo θ será obtuso (el líquido se separa de la pared).
APLICACIONES: -
SOLDADURA. El proceso está basado en la capilaridad. Tiene lugar
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cuando la unión de un tubo y un accesorio, después de su calentamiento, se le aporta un metal que se funde al contacto con ellos. El metal fundido asciende y se extiende en cualquier sentido, por el reducido espacio que queda entra la pared del tubo y la del accesorio, con ello, al enfriarse se consigue una unión totalmente hermética. CROMATOGRAFIA EN CAPA FINA. El solvente se moverá hacia arriba a través de la capa por medio de la capilaridad. Los solutos disueltos viajan con el disolvente a distintas velocidades en función de su afinidad por el disolvente (fase móvil) o la capa absorbente en la placa(fase estacionaria) RAICES DE UNA PLANTA. Las raíces de la planta son capilares para absorber el agua del suelo.
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ECUACION PARA EL CALCULO (ley de Jurin) Expresa le relación inversamente proporcional entre el radio del tubo y la altura del liquido.
Donde:
( ) EJERCICIOS. 1. Se llena un tubo de agua con un ángulo de contacto de 0º. El ascenso experimentado en un tubo capilar de 1/10mm de radio, es de 16cm. Calcular el coeficiente de tensión superficial del agua. Datos:
De la fórmula:
tenemos: y despejando
2. El ascenso se determina con la presición de 1/10mm. El diámetro del tubo se conoce cn la presición de 1/10mm. ¿Cuáles son los errores relativo y absoluto verificados en la medida anterior? El error relativo de A es:
Numéricamente:
CONCLUSIONES.
La capilaridad depende de la tensión superficial. La tensión superficial depende de las fuerzas intermoleculares.
BIBLIOGRAFÍA. -
http://www.citt.ufl.edu/team/sepulveda/html/tension.htm
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http://www.monografias.com/trabajos15/tension-superficial/tension- superficial.shtml
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http://es.wikipedia.org/wiki/Capilaridad
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http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/Fen%C3%B3menos_superfi ciales_de_los_l%C3%ADquidos/Capilaridad
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Valentín, J. Problemas de Física. Serie reverté de problemas. 2000. Páginas 56-57
