Tension superficial



CÁTEDRA DE FISICA
Facultad de Farmacia y Bioquímica
Universidad de Buenos Aires

Módulo 2: Mecánica de fluidos
Trabajo Práctico 4: Tensión superficial

Docente: Tesan, Fiorella


Alumnos: Carrizo, Camila
Pérez, Carlos
Porreca, Macarena
Romero Báez, Miriam
Ruiz, Victoria

Comisión: 4A



Tensión superficial

Objetivos:
Medir el coeficiente de tensión superficial dedistintos líquidos por medio de dos metodologías: Tensiometría de Lecompte du Noüy y Estalagmometría.
Comparar ambos métodos y los resultados obtenidos en cada caso.

Fundamento:
Tensión superficial
La tensión superficial de un líquido es la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Esto implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar susuperficie.
La fuerza de tensión superficial es aquella que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie.

Coeficiente de Tensión Superficial (γ)
La constante de proporcionalidad o trabajo por unidad de área es el coeficiente de tensión superficial. Depende de la magnitud de fuerzasintermoleculares en el seno del líquido (a mayor fuerzas de cohesión, mayor tensión) y naturaleza de los medios de contacto. Disminuye con la temperatura y la presión.

Tensiometría de Lecompte Du Noüy
La tensión superficial puede determinarse mediante el uso de un tensiómetro. Dado que la tensión es una característica de las interfases que da cuenta de su resistencia a ser deformadas, medir estaresistencia ante una deformación nos dará una medida (su coeficiente de tensión superficial).
Utilizando un tensiómetro de Lecompte Du Nouy, si se apoya un anillo sobre la superficie del líquido (sobre una interfase líquido-gas) y luego se ejerce una fuerza externa para despegarlo, se genera una deformación de la interfase y se manifestará en el sistema una fuerza que se opone a dicha deformación: lafuerza de tensión superficial (Fγ). Esta se ejerce en todo el perímetro de la zona de deformación y es tangente a la interfase:

Fγ : fuerza de tensión superficial
γ : coeficiente de tensión superficial (propio de la interfase)

Si dividimos el perímetro del anillo en pequeños diferenciales o puntos, la fuerza externa que aplica el tensiómetro es contrarrestada en todo momento por lasumatoria de las componentes verticales de la fuerza de tensión superficial (Fγy), aplicada en cada uno de los puntos del perímetro del anillo:


Fext : fuerza externa aplicada
Fγy : componente vertical de Fγ
Fγ : fuerza de tensión superficial, tangente a la interfase en el punto de contacto
β : ángulo comprendido entre los vectoresFγ y Fγy

Para calcular el coeficiente de tensión superficial, el método de Tensiometría mide la fuerza externa necesaria para despegar el anillo de un tensiómetro de la superficie libre del líquido sobre la cual se encuentra apoyado. A esta fuerza se le opone la fuerza que hace la interfase. En el instante que el anillo se desprende de la superficie, los módulos de ambas fuerzas puedenconsiderarse de igual magnitud.
Por lo tanto, al medir la fuerza externa necesaria para desprender el anillo, se determina la fuerza de tensión superficial. A partir de este valor y conociendo dimensiones del anillo, se calcula el coeficiente de tensión superficial.
Integrando Df, y suponiendo que β es el mismo en cada uno de los infinitos punto del perímetro del anillo, resulta:De: Diámetro externo del anillo
Di : Diámetro interno del anillo
Si el anillo tiene un espesor despreciable:

A medida que aumenta la fuerza externa aplicada, se acentúa la deformación de la interfase de modo que cambia la dirección de la fuerza de tensión superficial, pero NO su módulo. El ángulo ß (ángulo comprendido entre los vectores Fγ y Fγy) disminuye progresivamente, y por lo...