Tencion Superficial

En un fluido cada molécula  interacciona con las que le rodean. El radio de acción de las fuerzas moleculares es relativamente pequeño, abarca a las moléculas vecinas más cercanas. Vamos a determinar de forma cualitativa, la resultante de las fuerzas de interacción sobre una molécula que se encuentra en
* A, el interior del líquido
* B, en las proximidades de la superficie
* C, enla superficie

Consideremos una molécula (en color rojo) en el seno de un líquido en equilibrio, alejada de la superficie libre tal como la A. Por simetría, la resultante de todas las fuerzas atractivas procedentes de las moléculas (en color azul) que la rodean, será nula.
En cambio, si la molécula se encuentra en B, por existir en valor medio menos moléculas arriba que abajo, la molécula encuestión estará sometida a una fuerza resultante dirigida hacia el interior del líquido.
Si la molécula se encuentra en C, la resultante de las fuerzas de interacción es mayor que en el caso B.
La fuerzas de interacción, hacen que las moléculas situadas en las proximidades de la superficie libre de un fluido experimenten una fuerza dirigida hacia el interior del líquido.
Como todo sistemamecánico tiende a adoptar espontáneamente el estado de más baja energía potencial, se comprende que los líquidos tengan tendencia a presentar al exterior la superficie más pequeña posible.
 
Coeficiente de tensión superficial
| Se puede determinar la energía superficial debida a la cohesión mediante el dispositivo de la figura. Una lámina de jabón queda adherida a un alambre doblada en dobleángulo recto y a un alambre deslizante AB. Para evitar que la lámina se contraiga por efecto de las fuerzas de cohesión, es necesario aplicar una fuerza F al alambre deslizante. |
La fuerza F es independiente de la longitud x de la lámina. Si desplazamos el alambre deslizante una longitud x, las fuerzas exteriores han realizado un trabajo Fx, que se habrá invertido en incrementar la energía internadel sistema. Como la superficie de la lámina cambia en S=2dx (el factor 2 se debe a que la lámina tiene dos caras), lo que supone que parte de las moléculas que se encontraban en el interior del líquido se han trasladado a la superficie recién creada, con el consiguiente aumento de energía.
Si llamamos a  la energía por unidad de área, se verificará que

la energía superficial por unidadde área o tensión superficial se mide en J/m2 o en N/m.
La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se comprende ya que las moléculas del medio ejercen accionesatractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.
Tensión superficial de los líquidos a 20ºC
Líquido |  (10-3 N/m) |
Aceite de oliva | 33.06 |
Agua | 72.8 |
Alcohol etílico | 22.8 |
Benceno | 29.0 |
Glicerina | 59.4 |
Petróleo | 26.0 |
Fuente: Manual de Física, Koshkin N. I. , Shirkévich M. G.. EditorialMir (1975)
 
Medida de la tensión superficial de un líquido
El método de Du Nouy es uno de los más conocidos. Se mide la fuerza adicional ΔF que hay que ejercer sobre un anillo de aluminio justo en el momento en el que la lámina de líquido se va a romper.
| La tensión superficial del líquido se calcula a partir del diámetro 2R del anillo y del valor de la fuerza ΔF que mide el dinamómetro.Ellíquido se coloca en un recipiente, con el anillo inicialmente sumergido. Mediante un tubo que hace de sifón se extrae poco a poco el líquido del recipiente. |
En la figura se representa:

1. El comienzo del experimento
2. Cuando se va formando una lámina de líquido.
3. La situación final, cuando la lámina comprende únicamente dos superficies (en esta situación la medida de...