Tensión Superficial

TENSIÓN SUPERFICIAL

I. OBJETIVO
Determinar el coeficiente de tensión superficial de los líquidos, utilizando el método de Rayleigh (clásico) y mediante el uso de un equipo automatizado (cobra3 basic-unit).

II. EQUIPO / MATERIALES

Método rayleigh (clásico)

1 soporte universal
1bureta
1vaso de precipitados
1 clamp
1 termómetro
Líquidos: agua,alcohol,ron

EquipoAutomatizado

1 aro de medida de tensión superficial, de diámetro promedio 19.5 mm
1pc con windows XP/windows 98
1 cobra3 basic-unit
1 fuente poder de 12V/2ª
1 software cobra3 force/tesla
1 módulo de medición de newton

1 cronómetro
1 varilla de 25 cm
1 clamp
1 plataforma de elevación vertical
1 cubeta Petric, d=20 cm
1 paño
1 probeta de 100 ml
1 trípode base
Accesorios de conexión.III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Las fuerzas moleculares que rodean una molécula en el interior de un líquido actúan sobre ella desde todos lados; ejerciéndose una presión isotrópica. La fuerza resultante que actúa sobre una moécula localizada en la capa superficial no es cero, debido a que la resultante está dirigida hacia el interior del líquido, como se ilustra en la figura 1.

Figura 1

Métodorayleigh

Del análisis de la dinámica presente en la formación de una gota que se desprende de un tubo cilíndrico de radio R, para un líquido que tiene un coeficiente de tensión supericial α; se observa que mientras la gota no se desprenda, tomará una forma tal que la componente vertical de la fuerza de tensión superficial se equilibra con su peso; la compnente vertical de la fuerza de tensiónsuperficial alcanzará su valor máximo en el instante justo antes de que la gota se desprenda; en el momento que se desprende se cumple la siguiente relación:
mg=2 πRα………..(1)
α=(1/2π)(mg/R)………….(2)
donde m es la masa de la gota
R es el radio externo de la punta de la bureta, y
α es el coeficiente de tensión superficial del líquido.
Debido a la condicion de mínimo, las gotas de agua adoptanla forma esférica.
A partir de la euación (1) se podría determinar α, pero como ahí no se ha tendio en cuenta el trabajo de deformación cilindro-esfera, el valor que se obtuviera no sería exacto. Rauleigh retocó esta expresión, y encontró un modo empírico para determinar α, rectificó y llego a la ecuación:
α = (5/19)(mg/R)……..(3)
considerando un líquido de volumen V, de densidad ρ, y que en élhay un número N de gotas, la masa de cada gota será:
m= ρV/N……..(4)
Por tanto se encuentra que:
α = (5/19)( ρV/N)(g/R)……..(5)

IV. PROCEDIMIENTO

MONTAJE 1 – MÉTODO DE RAYLEIGH

Monte el equipo tal como se muestra el diseño experimental de la figura 2. Vierta en la bureta el líquido, cuya tensión supreficial desea determinar.

1. Mida la temperatura del líquido del interior de labureta. Anote el valor correspondiente en la tabla 1.
2. Use el vaso de precipitados como depósitos de descarga del líquido de la bureta.
3. Tome dos puntos A y B como niveles de referencia.
4. Cuenta el número de gotas de la porción de líquido entre los niveles de referencia. Repita este procedimiento no menos de 5 veces. Cada vez anote en la tabla 1 el número de gotas para elvolumen escogido
5. Repita los pasos del 1 al 5 para otros líquidos (alcohol/ron, mezcla de agua).










TABLA 1
A temperatura ambiente T= |
Líquido | H2O | Alcohol | Ron |
| ρ (g/cm³) | V(ml) | N(#gotas) | ρ (g/cm³) | V(ml) | N(#gotas) | ρ (g/cm³) | V(ml) | N(#gotas) |
1 | 0.98 | 2 | 35 | 0.888 | 2 | 104 | 0.86 | 2 | 104 |
2 | 0.99 | 2 | 34 | 0.888 | 2 | 102| 0.86 | 2 | 102 |
3 | 0.98 | 2 | 35 | 0.887 | 2 | 103 | 0.88 | 2 | 103 |
4 | 0.98 | 2 | 34 | 0.887 | 2 | 103 | 0.86 | 2 | 104 |
5 | 0.98 | 2 | 34 | 0.889 | 2 | 102 | 0.87 | 2 | 101 |
Promedio | 0.982 | 2 | 34.4 | 0.8878 | 2 | 102.8 | 0.86 | 2 | 102.8 |
Error total | 0.0550 | 0.05 | 0.7348 | 0.0011 | 0.05 | 1.1224 | 0.024 | 0.05 | 1.7492 |
α(dina/cm) | 0.85730 ± 0.003708 | 0.2594 ±...