Tension superficial

TENSION SUPERFICIAL E INTERFACIAL
La fuerza, por unidad de longitud, que se requiere para aumentar una superficie se conoce como tensión superficial, y viene expresada en el sistema cgs en dinas por centímetro. La tensión interfacial es la fuerza o tensión existente en la interfase entre dos líquidos inmiscibles y también se expresa en dinas por centímetro. Si dos líquidos son miscibles, entreellos no existe tensión interfacial alguna.

La tensión superficial como fuerza por unidad de longitud. La tensión que existe en la superficie de un líquido se pone de manifiesto al colocar, cuidadosamente, sobre ella una aguja engrasada, observándose cómo permanece sobre la citada superficie sin atravesarla. También puede demostrarse la tensión superficial mediante un bastidor de alambre en elque existe una varilla movible, como se muestra en la figura 1, y poniendo, sobre este bastidor, una gota de disolución jabonosa que forma: una película sobre el área ABCD. Esta película puede estirarse aplicando una fuerza f (un peso) a la varilla movible de longitud L, que actúa contra la tensión de la película de jabón, pues cuando se quita el peso, la película se volverá a contraer aconsecuencia de su tensión superficial. La tensión superficial y es la fuerza, por unidad de longitud, a lo largo de la varilla, existente en la superficie de la película, y que se opone al aumento de la citada superficie. Ahora bien, como tanto la superficie superior como la inferior (por encima y por debajo del plano del dibujo) están en contacto con la varilla, la longitud total a considerar será 2L.Por tanto, la tensión superficial de la disolución se calcula a partir de la expresión:
[1]
en donde fb es la fuerza necesaria para romper la película y 2L es el doble de la longitud de la varilla móvil.
Ejemplo 1. Si la longiutd L de la varilla es de 5 cm y la masa necesaria para romper la película fue de 0,5 g, ¿cuál es la tensión superficial de la disolución jabonosa?
Recuérdese que la fuerzaejercida hacia abajo es igual a la masa multiplicada por la aceleración de la gravedad. Por tanto:

Energía libre superficial. Para poder calcular el trabajo realizado (energía) al aumentar el área superficial, se puede escribir la ecuación [1] así x 2L = f. Cuando la varilla está en la posición AD y se cuelga el peso necesario para aumentar la superficie en una cantidad ds, el trabajo, dW(fuerza multiplicada por distancia), realizado será:

y, puesto que 2L x ds es igual al aumento del área superficial, dA, producido al extender más la película de jabón:

que para una variación finita será:
2]
en donde W es el trabajo realizado, o sea, el incremento de la energía libre superficial expresada en ergios, la tensión superficial en dinas por centímetro y A es el incremento del áreaen centímetros cuadrados. Como toda forma de la energía consta de un factor de intensidad y otro de capacidad (pág. 689), en este caso la tensión superficial es el factor de intensidad  y la variación del área el factor de capacidad de la energía libre superficial. Por tanto, según la ecuación [2], la tensión superficial puede definirse como la variación de la energía libre superficial porincremento unitario del área superficial. Algunos químicos, especializados en coloides, simplifican esta definición y denominan a la tensión superficial, "energía libre superficial", o "energía superficial libre", pero como esta terminología se presta a confusiones, no será empleada aquí.
Ejemplo 2. ¿Qué trabajo sé requiere en el ejemplo 1 para que la varilla experimente el desplazamiento de 1 cm haciaabajo, tal como indica la figura 1 ?
Puesto que el área aumenta 10 cm2, el trabajo realizado viene dado por la ecuación:
W = 49 dyn/cm x 10 cm2 = 490 erg
Método del anillo. El tensiómetro de Du Noüy es, probablemente, el aparato más usado para medir la tensión superficial e interfacial, y se basa en él principio antes descrito. El instrumento consiste en un anillo de platin-iridio que se pone...