Primera publicacion

LABORATORIO DE FÍSICA II 10ª Edición

DAFI – FCF – UNMSM

TENSIÓN SUPERFICIAL
EXPERIENCIA N° 07
Dado que las fuerzas intermoleculares de atracción entre moléculas de agua se deben a
los enlaces de hidrógeno y éstos representan una alta energía, la tensión superficial del
agua es mayor que la de muchos otros líquidos.

I.

OBJETIVO
•

II.

Determinar el coeficiente de tensiónsuperficial de los líquidos, utilizando el
método de Rayleigh (clásico) y mediante el uso de un equipo automatizado (Cobra
3 Basic-Unit).

EQUIPOS / MATERIALES
Método Rayleigh (Clásico)
1 Soporte universal
1 Bureta, medir diámetro externo
1 Vaso de precipitados

1 Clamp
1 Termómetro
Líquidos: agua, alcohol, ron

Equipo automatizado (Cobra 3 Basic-Unit)
1 Aro de medida de tensiónsuperficial,
de diámetro promedio 19.5 mm.
1 PC con Windows XP/Windows 98.
1 Cobra3 Basic-Unit
1 Fuente de poder de 12 V/2A
1 Software Cobra3 Force/Tesla
1 Módulo de medición de Newton
1 Sensor Newton
1 Cronómetro

1 Varilla de 25 cm
1 Clamp
1 Plataforma de elevación vertical
1 Cubeta Petri, d= 20cm
1 Paño
1 Probeta de 100 ml
1 Accesorios de conexión
1 Trípode Base

III. FUNDAMENTOTEÓRICO
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 molécula 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

EXP. N° 05 – TENSIÓNSUPERFICIAL

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Método de Rayleigh
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
superficial α ; se observa que mientras la gota no se desprenda, tomará una forma tal
que la componente vertical de la fuerza detensión superficial se equilibra con su peso;
la componente vertical de la fuerza de tensión superficial alcanzará su valor máximo en
el instante justo antes de que la gota se desprenda; en el momento que se desprende
se cumple a la siguiente relación:

mg = 2 π R α
 1   mg 


 2π   R 

α =
Donde:

(1)

(2)

m es la masa de la gota,
R es el radio externo de la puntade la bureta, y
α es el coeficiente de tensión superficial de líquido.

Debido a la condición de mínimo, las gotas de agua adoptan la forma esférica.
A partir de la ecuación (1) se podría determinar α , pero como ahí no se ha tenido en
cuenta el trabajo de deformación cilindro–esfera, el valor que se obtuviera no sería
exacto. Rayleigh retocó esta expresión, y encontró un modo empírico paradeterminar
α . Rectificó las constantes y llegó a la ecuación:

 5   mg 


 19   R 

α = 

(3)

Considerando un líquido de volumen V, de densidad ρ , y que en él hay un número N
de gotas, la masa de cada gota será:

m =

ρV
N

(4)

Por lo tanto se encuentra que:

 5  ρ V  g 

 
 19   N   R 

α =

EXP. N° 05 – TENSIÓN SUPERFICIAL

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IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE 1 – Método de Rayleigh
Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental de la figura 2.
Vierta en la bureta el líquido cuya tensión superficial desea determinar.
Mida la temperatura del líquido del interior de
la bureta. Anote el valor correspondiente en la
Tabla 1.

1.

2.

Use elvaso de precipitados como depósito de
descarga del líquido de la bureta.

3.

Tome dos puntos A y B como niveles de
referencia.

4.

Cuente 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 el volumen escogido.

5.

Figura 2

Repita los pasos del 1 al...