La tension superficial

LA TENSIÓN SUPERFICIAL
Ya hemos mencionado en el apartado anterior el fenómeno de la capilaridad, pero aún no hemos aclarado la causa de este comportamiento en los líquidos. Para dar una explicación clara a este comportamiento, hay que definir antes dos nuevos conceptos: La adherencia y la cohesión.
LA COHESIÓN
Se define como la fuerza de atracción entre partículas (como son las moléculas queforman los líquidos) de la misma clase.
Si tenemos dos partículas de forma aislada como en la siguiente figura, cada una de ellas se verá afectada por una fuerza que tiende a juntarlas y aproximarlas entre sí.
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LA ADHERENCIA
La adherencia se define como la atracción mutua entre superficies de dos cuerpos puestos en contacto. Cerca de cuerpos sólidos tales como las paredes de una vasija,canal o cauce que lo contenga, la superficie libre del líquido cambia de curvatura de dos formas distintas a causa de la adherencia y cohesión.
Si se suspende de una platilla de una balanza un disco de vidrio en posición horizontal; después de equilibrarlo en el otro platillo se inclina la cruz hasta que el disco toque la superficie del agua contenida en un vaso; cargando entonces el platillo seve que el disco comienza a elevarse arrastrando una columna de agua, que acaba de romperse, quedando el disco mojado. Se dice en este caso que el agua moja al disco. La capa del líquido se adhiere al disco y el resto asciende ayudado por la cohesión. Como la capa de agua se rompe, se deduce que en este caso la adherencia es mayor que la cohesión.
Si en vez de agua se realiza la misma prueba conmercurio, vemos como el agua no moja al sólido. Aquí la capa líquida se deprime hacia las paredes. En este otro caso deducimos que la cohesión es mayor que la adherencia, no llegando a romperse la barra líquida.emos pues como en el efecto de la capilaridad de los líquidos actua la adherencia y la cohesión.
Como ejemplo de cómo actuan las fuerzas de adherencia y cohesión, hagamos la siguienteprueba. Tomemos unas bolas de caucho flotando sobre el agua de forma que algunas de ellas estén recubiertas de aceite (en este caso el agua no las mojará ). Las bolas así dispuestas, se atraerán o se repelerán según esten o no en las mismas condiciones tal y como se muestra el la siguiente ilustración. [pic]
LA TENSIÓN SUPERFICIAL
Una molécula en el interior de un líquido está sometida a la acción defuerzas atractivas (lo que hemos denominado como cohesión) en todas las direcciones, siendo la resultante de todas ellas nula. Pero si la molécula está situada en la superficie del líquido, sufre un conjunto de fuerzas de cohesión , cuya resultante es perpendicular a la superficie, experimentando pues una fuerza dirigida hacia el líquido. De aquí que sea necesario consumir cierto trabajo paramover las moléculas hacia la superficie venciendo la resistencia de estas fuerzas, por lo que las moléculas de la superficie tienen más energía que las interiores.
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Se define cuantitativamente la tensión superficial como el trabajo que debe realizarse para llevar moléculas en número suficiente desde el interior del líqudo hasta la superficie para crear una nueva unidad de superficie.
Debido aestas fuerzas , la superficie tiende a contraerse y ocupar el área más pequeña posible. Si se trata de una gota libre, tiende a tomar la forma esférica como veremos a continuación.
Un alfiler puede por la tensión superficial líquida, flotar sobre la superficie del agua, a pesar de ser la densidad del acero mucho mayor que la del agua, y cuando el alfiler cae al fondo se observa que lo hace con lapunta hacia abajo porque perfora esta especia de película donde se ejerce la tensión superficial.
Si lanzamos un trazo de papel al agua este no caerá al fondo sino que al ser su peso muy escaso, respecto a la tensión superficial flotará en él recordando una de las canciones de Lear en su libro Nonsense Songs (canciones sin sentido)1:
|They went to sea in a sieve, they did |
|In a sieve...