simulacion

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
XXVI CICLO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL

TÓPICOS SELECTOS DE FISICOQUÍMICA
2014

II. TENSIÓN SUPERFICIAL

Es un fenómeno que se produce en la superficie de los fluidos.
Tengamos un recipiente conteniendo un determinado líquido, y en ella
observemos: una molécula al interior del líquido; y otra en la superficie.Recipiente conteniendo un líquido.
Se toma una molécula de la
superficie y otra que se encuentra en
el seno del líquido

Veamos una molécula que se encuentre en el seno del líquido. Ésta se
encuentra totalmente rodeada de otras moléculas. Nuestra molécula
interacciona con todas las moléculas de su alrededor de tal manera que
el efecto resultante es CERO.
Ahora, observemos una molécula en lasuperficie del líquido, vemos
que se produce interacciones de nuestra molécula con las moléculas
que se encuentran en el líquido, resultando una acción de atracción
neta hacia el centro del líquido.
Consecuencia:

Las

moléculas

TENSIONADAS (dando la

superficiales

se

encuentran

impresión de estar cubiertas por una

membrana invisible hacia el interior del líquido) y paradisipar esta
tensión tienden a formar un área lo más pequeña posible: ESFERA.

La tensión superficial se mide, por la energía contenida en la superficie
de un líquido, energía que es consecuencia de la distribución asimétrica
de las fuerzas de cohesión en la misma.

𝛾 =

𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎
á𝑟𝑒𝑎

𝛾 =

𝐽
𝑁. 𝑚
=
𝑚2
𝑚2

𝛾 =

𝑁 . 𝑚−1

𝑒𝑛 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑆 . 𝐼

𝛾 =

𝑑𝑖𝑛𝑎 . 𝑐𝑚−1

𝑒𝑛 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑐. 𝑔.𝑠.

𝑁
1
= 103
𝑚

𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
𝑐𝑚

Es decir, la tensión superficial 𝛾 de un líquido es la fuerza (dinas) por
centímetro de borde de la película que se opone a la deformación de la
superficie.
Si se tiene un líquido puro dentro de un recipiente, en el cual se le pone
un tubo capilar, la forma de la interfase líquido-vapor (cóncava o
convexa) depende de las magnitudes relativas

de lasfuerzas de

adhesión entre el líquido y las paredes del capilar y las fuerzas de
cohesión dentro del líquido producen. Se produce uno de los dos

fenómenos siguientes:
1ro.- Si las fuerzas adhesivas (entre líquido y paredes del capilar)

superan a las fuerzas cohesivas (intermoleculares), entonces el ángulo θ
pertenece al intervalo (O°, 90°) luego, el líquido moja las paredes delrecipiente y sube: caso del H2O.

2do.- Si las fuerzas cohesivas (intermoleculares) superan a las fuerzas
adhesivas (entre líquido y paredes del capilar), entonces el ángulo θ
pertenece al intervalo (90°, 180°) luego, el líquido no moja las paredes
del recipiente y sube : caso del Hg.

En el caso de que el líquido MOJE totalmente las paredes, la longitud
del borde del menisco es igual a 2πr. Enel equilibrio tendremos:

𝐹𝑧𝑎 ℎ𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 = 2𝜋 𝑟 𝛾
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑎 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

𝜋𝑟 2 ℎ

2𝜋 𝑟 𝛾 =
𝛾=

1
2

𝑟𝜌𝑔ℎ

1

𝛾 = 2 𝑟Δ𝑃

𝑐𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑒𝑙 á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑐𝑡𝑜 𝑒𝑠 𝑐𝑒𝑟𝑜

𝜌 𝑔

𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑

Si el líquido no humecta completamente las paredes del vidrio ⟹ existe
un ángulo 𝜃 entre el menisco y la superficie, entonces la ecuación
anterior se transforma:

1
𝛾 =
𝑟Δ𝑃2𝑐𝑜𝑠𝜃
𝑐𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑒𝑙 á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑐𝑡𝑜 𝑒𝑠 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑟𝑜.

TENSION INTERFACIAL
En la experiencia comprobamos que para aumentar la superficie de un
sistema, hay que efectuar un trabajo sobre el mismo:
𝑑𝑊 ⋆ = 𝛾𝑑𝐴 𝑠
Donde

𝛾 = Tensión Interfacial, siempre positivo e independiente del

área.
Si el sistema se encuentra formado por dos fases, una fase liquida y otra

gaseosa. Entonces: 𝛾 = TensiónSuperficial.
𝛾 =

𝑁
=
𝑚

𝐽
𝑚2

Ahora, si consideramos que el sistema se encuentra formado por un

solo componente: líquido puro en presencia de su vapor :
Tendremos:

𝑑𝐺 ≤

𝑑𝑊 ∗

𝛥𝐺 ≤

𝑊∗

En proceso reversible:

Δ𝐺 =

𝑊

d𝐺 = 𝛾𝑑𝐴 𝑠

a T, P = constantes

𝑊 = 𝛾𝑑𝐴 𝑠
𝛾 =

d𝐺
𝑑𝐴 𝑠

> 0
𝑇,𝑃

Considere la siguiente figura:

Película
Liquida

Lado...