Fisica

TENSIÓN SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD
I. OBJETIVOS.
* Determinar la tensión superficial de agua.
* Calcular la presión complementaria en un tubo capilar.

II. FUNDAMENTO TEORICO.
1) TENSION SUPERFICIAL.
En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.[1] Esta definición implica que ellíquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris), desplazarse por la superficie del agua sin hundirse (Fig. N° 01). La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, dalugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido.

Fig. N° 01. Insecto desplazándose por la superficie de agua.
Otra posible definición de tensión superficial: es la fuerza que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraerdicha superficie.

El valor de la tensión superficial en una película de un líquido se define como la razón de la fuerza superficial a la longitud a lo largo de lo cual actúa.
Para un anillo que se extrae de un recipiente con agua, como muestra la figura N° 02. La longitud total de adhesión es igual a la suma de la circunferencia externa más la circunferencia interna.

Fig. N° 02. Anilloextraído de un recipiente con agua.

α=FL
α: Coeficiente de tensión superficial.
Para el agua-aire (20° C) es 72.8x10-3 Nm

Para el anillo extraído del agua hace contacto tanto por la circunferencia interna y externa, de modo que:
L=2π(Rint+Rext)

2) PRESIÓN COMPLEMENTARIA.
Cando un líquido moja la superficie del tubo capilar, el líquido asciende por el tubo hasta que la fuerza neta queactúa sobre el líquido debido a la tensión superficial quede equilibrada con el peso del propio líquido como en la figura N° 03.

Fig. N° 03. Tuvo capilar.

Pc=ρgh
h=2αcosθρgr
α = tensión superficial (N/m)
θ = ángulo de contacto (Fig. N° 04)
ρ = densidad del líquido (kg/m³)
g = aceleración debida a la gravedad (m/s²)
r = radio del tubo (m)

Fig. N° 04. Angulo de contacto.

III.MATERIALES.
* Anillo circular.

* Dinamómetro.

* Calibrador vernier.

* Vaso precipitado.

* Agua.

* Tubos capilares de diferentes tamaños.

IV. PROCEDIMENTO.
A. Tensión superficial.
1) Determine el radio interior y exterior del anillo circular como en la fig. N° 05.

Fig. N° 05. Radios del anillo.

2) Sujete el anillo al dinamómetro y calibre eldinamómetro a cero cuando el anillo no está sumergido en el agua como en la Fig. N° 06.

Fig. N° 06. Peso en el aire del anillo.

3) Determine la fuerza que marca el dinamómetro, exactamente antes que el anillo se libere del líquido como en la Fig. N° 07, luego halle la tensión superficial del agua. Halle su porcentaje de error.

Fig. N° 07. Peso del anillo exactamente antes que
El anillose libere del líquido.

B. Presión complementaria.
1) Tome los tubos capilares y determine sus diámetros como en la Fig. N° 08.

Fig. N° 08. Diámetros de los tubos capilares.

2) Introdúzcalos en agua contenida en un recipiente como en la Fig. N° 09.

Fig. N° 09. Tubos capilares introducidos en el agua.

3) Determine las alturas de desnivel del líquido al interior de lostubos capilares como en la Fig. N° 10.

Fig. N° 10. Alturas de desnivel de agua en los tubos capilares.
V. DATOS EXPERIMENTALES.
A. Tensión superficial.
Practica N° 01. Tensión superficial. |
Diámetro interno(cm) | Rint (cm) | Peso(W1) en el aire (N) | Peso(W2) justo cuando se está sacando del agua (N) |
6.32 | 3.16 | | |
Diámetro externo(cm) | Rext (cm) | 0.14 | 0.17 |
6.78...