Propiedades De La Materia

TENSION SIPERFICIAL

La tensión superficial  ( σ )
La tensión superficial es la tendencia de un líquido a ofrecer la mínima superficie libre, es decir, la superficie líquida en contacto con un gas tiende a contraerse.
  Los líquidos tienen dos formas de atracción molecular: la cohesión que permite a un líquido resistir los esfuerzos cortantes y, la adhesión que le permite "adherirse" a otroscuerpos.
  La combinación de las dos formas de atracción molecular da origen a la capilaridad. Cuando la adhesión tiene un mayor efecto que la cohesión, se dice que el líquido es capaz de mojar a la superficie sólida con la que está en contacto, sufriendo una elevación en el punto de contacto.
Consideremos un tubo capilar circular, de radio r, mojado por un líquido, de densidad  ρ. Si se sumergeen un recipiente que esté lleno con el mismo líquido, éste ultimo asciende inmediatamente a la altura h, arriba de la superficie del líquido en el recipiente.

Sea σ la tensión superficial del líquido con respecto al aire ( es igual a la fuerza ejercida por la tendencia a contraerse de la superficie líquida). La columna de líquido en el capilar es levantada por una fuerza que actúa en contra dela atracción de la gravedad. La magnitud del levantamiento capilar es función del tamaño del tubo, y el ángulo θ formado entre la fase mojante y el tubo, y de la tensión superficial que existe en la superficie de la fase mojante. La longitud sobre la cual la fuerza-tensión superficial es aplicada en un capilar, es igual a 2πr. Así, la fuerza capilar total es 2πrσ y la fuerza vertical se puedeexpresar como 2πrσcosθ. La presión ejercida por la columna de líquido (ρgh) sobre el área transversal del tubo (πr^2) , es igual a la atracción de la gravedad ρghπr^2. Igualando las fuerzas:
fuerza capilar= fuerza de atracción de la gravedad
2πrσcosθ=gρπr^2h
donde;
θ - ángulo de contacto entre el líquido y la pared del tubo.
ρ - densidad del líquido
g - aceleración de la gravedad
h -levantamiento capilar
r - radio del tubo
σ - Tensión superficial
El valor de la tensión superficial puede calcularse con esta formula

El valor de (ρgh = γh) es también, la presión hidrostática (  Δp), ejercida por la columna de líquido en el capilar.- De esta manera;

Considerando la variación de la presión a lo largo del levantamiento capilar (h), se  puede ver que una fuerte discontinuidad en elvalor de la presión Δp=ρgh=2σcosθ/r existe en la interfase del menisco, ésta es la presión capilar del tubo, la que también se puede interpretar como la resistencia capilar a la penetración hacia el tubo, saturado con un fluido mojante, por un líquido que no moja el material del tubo.
La presión capilar se puede obtener despejando de la ecuación de la imagen anterior .  y queda de la siguientemanera

Si el tubo está limpio, θ=0º para el agua y, aproximadamente, 140º para el mercurio. Para tubos con diámetros mayores de 12mm, los efectos capilares como se observa son despreciables.
La tensión superficial disminuye ligeramente con el aumento de la temperatura. Los efectos de la tensión superficial son despreciables en la mayoría de los trabajos de ingeniería: sin embargo, son muyimportantes en problemas que involucran el flujo de fluidos en medios porosos.
Algunos valores de la tensión superficial son:
Líquido | Temperatura líquido (ºC) | Tensión superficial (N/m) |
Petróleo | 0º | 0,0289 |
Mercurio | 20º | 0,465 |
Agua | 0º | 0,0756 |
| 20º | 0,0727 |
| 50º | 0,0678 |
| 100º | 0,0588 |

CAUSA
A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que lasfuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido se...