Manual de tension

CUADERNO FIRP S205-B
MODULO DE ENSEÑANZA EN FENOMENOS INTERFACIALES

en español

METODOS de MEDICION de la TENSION SUPERFICIAL o INTERFACIAL
Jean L. SALAGER y Raquel ANTON

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA Lab. Formulación, Interfases, Reología y Procesos

Mérida-Venezuela (2005)

Métodos de Medición de la Tensión Superficial oInterfacial
Existen numerosos métodos de medición de la tensión, los cuales se clasifican de acuerdo al principio que usan: Métodos basados sobre la medición de una fuerza Métodos basados sobre la medición de una presión Métodos basados sobre una propiedad geométrica Recordamos antes de todo que la tensión es una fuerza por unidad de longitud, y que la unidad usual de tensión es la dina/cm (sistema cgs) lacual que es al mN/m (SI).

INDICE
1. METODOS BASADOS SOBRE LA MEDICION DE UNA FUERZA 1.1. Metodo de la Placa (Whihelmy) 1.2. Método del Anillo (Nouy) 1.3. Otros Métodos 2. METODOS BASADOS SOBRE LA MEDIDA DE UNA PRESION 2.1. Ascenso Capilar 2.2. Presión de Burbuja 3. METODOS BASADOS SOBRE UNA DEFORMACION 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6 Elementos de Teoría general Gota pendiente Gota colocada Gotagiratoria Extensiones del método de la gota giratoria Método del volumen de gota

Cuaderno FIRP # 205

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Medición de la Tensión

1. METODOS BASADOS SOBRE LA MEDICION DE UNA FUERZA
Se sabe que la tensión es una fuerza por unidad de longitud de linea 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. Latensión superficial o interfacial entre los dos fluidos se mide como una fuerza aplicada sobre una cierta longitud de la línea de contacto trifásico. solido líquido 1 líquido 2

TENSION

Fig. 1 : Linea de contacto trifásico

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 únicafuerza neta sera 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 de Nouy. 1.1. METODO DE LA PLACA (Whilhelmy 1863) Se utiliza una placa de geometría rectangular perfectamente conocida suspendida verticalmente a una balanza de precisión (Ver Fig. 2). Ellado 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).

FUERZA movimiento movimiento

F

1

Líquido

2

3
Fuerza deTensión

4

Fig. 2 : Método de la placa de Wilhelmy

Cuaderno FIRP # 205

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Medición de la Tensión

En la posición justo antes del arranque (Fig. 2 caso 3) se puede calcular el equilibrio de fuerzas entre las fuerzas de tensión que se aplican de parte y otra de la placa (por eso el factor 2) y la fuerza de levantamiento F (Fig. 3).

F Balance de Fuerzas F = 2 (L+e) σ cos θ
espesor"e" Longitud L

pero e 8r), entonces se puede considerar que su forma se aproxima a aquella de un cilindro con extremidades esféricas. En tal caso es fácil medir la curvatura tanto en el centro de la gota como en las extremidades. La tensión se expresa por: 1 ∆ρ ω 2 r3 4

γ=

donde r es el radio de la gota (lo cual se puede medir con bastante precisión) y ω es la velocidad angular del tubo.€ En realidad se usa en general un coeficiente de corrección delante del factor 1/4 para tomar en cuenta el efecto de lupa que produce la pared del tubo (la cual puede ser muy espesa si se trata de un capilar). Se requieren tubos especiales con espesor de pared extremadamente constante para evitar cualquier deformación durante la medición del diámetro de la gota, que es el valor experimental...