Tensión superficial

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) la cual 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
Gotapendiente
Gota colocada
Gota giratoria
Extensiones del método de la gota giratoria
Método del volumen de gota

Cuaderno FIRP # 205

2

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 olíquido), 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 contacto trifásico.
solido
líquido 1

TENSION

líquido 2

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 enel caso de la figura, entonces la única fuerza 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 suspendidaverticalmente 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).

movimiento

1Líquido

F

movimiento

FUERZA

2

3

4

Fuerza de Tensión

Fig. 2 : Método de la placa de Wilhelmy

Cuaderno FIRP # 205

3

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
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:

γ=

1
∆ρ ω 2 r3
4

donde r es el radio de la gota (lo cual se puede medir con bastanteprecisión) 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...