Métodos para medir la tensión superficial

Métodos para medir la tensión superficial. 1. 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 da al caso en que hay tres fases: un fluido (gas o líquido), un líquido y un sólido. La tensión superficial o interracial plenamente entre dos fluidos se mide como una fuerzaaplicada sobre una cierta longitud de la línea de contacto trifásico.

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METODO DE LA PLACA (Whilhelmy 1863)

Se utiliza una placa de geometría rectangular perfectamente conocida suspendida verticalmente a una balanza de precisión. 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 laplaca 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).

Usualmente la placa es de platino levemente rugoso, de tal forma que el ángulo de contacto sea lo más pequeño posible, y se pueda suponer igual a cero. La placa mide típicamente 29,9 mm de largo (L) y 0,1 mm de espesor (e), en cuyocaso el perímetro completo es de 60 mm.

Este aparato permite también evaluar el ángulo de contacto entre un líquido y un material sólido. Basta medir primero la tensión superficial con una placa de platino (θ = 0) y luego medirla con una placa hecha del material a evaluar. La relación entre las dos fuerzas medidas es cosθ. El método de la placa de Wilhelmy se puede usar también para lasinterfases líquido-líquido, en cuyo caso hay que proceder de la forma siguiente. Primero se vierte en el recipiente el líquido menos denso y se hunde integralmente la placa en este líquido. Se mide entonces la fuerza necesaria para equilibrar el sistema F1 (esta fuerza toma en cuenta el empuje de Arquímedes sobre la placa hundida en la fase menos densa). Luego se limpia y se seca la placa. Se vierteentonces el líquido más denso en un segundo recipiente y se baja la placa hasta establecer el contacto. Luego se saca la placa hasta una posición levemente más baja que el arranque. Luego se vierte cuidadosamente el líquido menos denso hasta recubrir la totalidad de la placa. Finalmente se procede a levantar la placa hasta producirse el arranque, lo cual ocurre con una fuerza F2. La fuerza netarequerida F2-F1 permite calcular la tensión como en el caso anterior.

Obviamente que el método implica que la placa de platino esté más mojada por el líquido más denso que por el líquido menos denso. Si la fase más densa es de tipo acuoso, y la fase menos densa es de tipo aceite, el ángulo de contacto es por lo general 0 y se puede asumir cosθ=1.

Como en el caso de una superficie gas-líquido sepuede usar el método para determinar el ángulo de contacto mediante dos mediciones.  METODO DEL ANILLO (Nouy 1919)

En el método de Nouy, se reemplaza 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 radio r, resultando en unperímetro total de L = 4πR. Nótese que este perímetro es una aproximación, ya que no toma en cuenta la posición exacta de la línea de contacto trifásico respecto al anillo. En todo caso es válido si r > h), entonces la curvatura en la extremidad superior o inferior ("polo") es esencialmente cero, y la distancia h del "polo" al "ecuador" es independiente del diámetro de la gota. En tal caso se puedededucir la tensión superficial o interfacial por una relación del tipo:

Donde 

es la densidad relativa de un fluido respecto al otro. GOTA GIRATORIA

Si se coloca una gota de fluido menos denso dentro de un tubo lleno de líquido más denso, y que se hace girar el tubo sobre su eje de tal forma que la gravedad centrípeta excede considerablemente la gravedad natural, se tiene un sistema en...