Fluidos

MÉTODOS BASADOS SOBRE LA MEDICIÓN DE UNA FUERZA
Se sabe que la tensión es una fuerza por unidad de longitud de línea de contacto trifásico.
Tales métodos se aplican por tanto al caso en que hay 3 fases: un fluido (gas o líquido), un líquido, y un sólido. La tensión superficial o interfacial entre los dos fluidos se mide como una fuerza aplicada sobre una cierta longitud de la línea de contactotrifásico.

La figura 1 indica la situación típica; si las demás fuerzas se anulan por ejemplo por la reacción del soporte sólido como en el caso de la figura, entonces la única fuerza neta será la proyección de la fuerza de tensión en la dirección de medición.
Existen varios dispositivos basados sobre este mismo principio, de los cuales los más usados son la placa de Whilhelmy y el anillo deNouy.

MÉTODO DE LA PLACA (Whilhelmy 1863)
Se utiliza una placa de geometría rectangular perfectamente conocida suspendida verticalmente a una balanza de precisión (Ver Fig. 2). El lado inferior de la placa se pone en contacto (horizontalmente) con la superficie del líquido para que se moje (2). Luego se ejerce una fuerza vertical sobre la placa para levantarla. La placa se levanta poco a poco,y de cada lado se forma una interfase curva (3); se levanta la placa hasta que se produzca el arranque (4).

METODO DEL ANILLO (Nouy 1919)
En el método de Nouy, se remplaza la placa rectangular suspendida verticalmente por un anillo tórico suspendido horizontalmente, en forma perfectamente paralela con la superficie o interfase. El anillo tiene un radio R, y esta hecho con un alambre de radior, resultando en un perímetro total de L = 4πR. Nótese que este perímetro es una aproximación, ya que no toma en cuenta la posición exacta de la linea de contacto trifásico respecto al anillo. En todo caso es válido si r << R.
Para medir la tensión superficial, se procede como en el caso del método de la placa.
Primero se moja (completamente) el anillo y luego se procede a levantarlo hastael arranque.

OTROS MÉTODOS
Se ha propuesto un gran número de variantes a los métodos de la placa y del anillo.
El método del estribo consiste en medir la fuerza de contacto trifásico de un segmento de alambre de platino ubicado horizontalmente. Es esencialmente la misma situación que en el método de la placa, pero con la característica del método del anillo de prescindir de un ángulo decontacto cero, puesto que se mide también la fuerza máxima. Por las mismas razones que las discutidas con el método del anillo requiere correcciones fastidiosas. Como presenta una línea de contacto en general más corta, no tiene ninguna ventaja sobre el método del anillo.

Se ha propuesto también el método de la barra vertical de diámetro relativamente grande, la cual levanta un menisco al despegarsede la superficie (Rod in meniscus). Este método es esencialmente la parte externa del método del anillo, y por lo tanto presenta los mismos inconvenientes, con la desventaja de una línea de contacto trifásico dos veces menor. Además es a veces difícil determinar el ángulo de contacto (véase fig. 10 – posición de arranque).

ASCENSO CAPILAR
Si se coloca dentro de un líquido a un tubo capilarcuyo material es mojable por el líquido, se observa que el líquido asciende en el tubo. En la posición de equilibrio, se puede escribir diversas ecuaciones para dar cuenta de la ley de la hidrostática y de la ley de Laplace (ver Fig. 11).

PRESIÓN DE BURBUJA
Cuando se coloca un tubo dentro de un líquido y que se inyecta un gas dentro del tubo, se forma una burbuja (Fig. 12). Se puede demostrarque la presión pasa por un máximo cuando el diámetro de la burbuja iguala al diámetro del tubo capilar. En efecto si el diámetro excede este valor la burbuja crece y se despega.

En términos simples se puede decir que el gas tiene que vencer la presión capilar más la presión hidrostática. Ciertos aparatos de medición en continúo (y aparatos de control) están basados sobre este principio, ya que...