Tensión Superficial

Área Académica de Ciencias Básicas



INFORME N°4
DENSIDAD Y TENSIÓN SUPERFICIAL

ASIGNATURA : FÍSICA II

LUGAR : Laboratorio de Física II
(Facultad de Ciencias)
DIRIGIDO A :
REALIZADO POR :

SECCIÓN : “B”

FECHA : 28 de noviembre del 2011

LIMA – PERÚ

DENSIDAD Y TENSIÓN SUPERFICIALOBJETIVOS:
Determinar la masa de unos jinetillos y de algunos cuerpos sin necesidad de medir dicha masa en una balanza.
Determinar la densidad media de algunos cuerpos mediante la aplicación del Principio de Arquímedes.
Calcular el coeficiente de tensión superficial del agua y de esta con detergente.

FUNDAMENTO TEÓRICO:
Densidad
La densidad se define como el cociente entre la masa de uncuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3), la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). Esta unidad de medida.
Tensión 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 máscercanas. 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, en la 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, laresultante 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 en cuestión estará sometida a una fuerza resultante dirigida hacia el interior del líquido.
Si la molécula se encuentra en C, la resultante de las fuerzas deinteracción es mayor que en el caso B.
Las 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 sistema mecánico tiende a adoptar espontáneamente el estado de más baja energía potencial, se comprende que los líquidos tengan tendencia a presentar al exterior la superficiemás 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 doble ángulo 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 alambredeslizante.
La fuerza F es independiente de la longitud x de la lámina. Si desplazamos el alambre deslizante una longitud Dx, las fuerzas exteriores han realizado un trabajo FDx, que se habrá invertido en incrementar la energía interna del sistema. Como la superficie de la lámina cambia en DS=2dDx (el factor 2 se debe a que la lámina tiene dos caras), lo que supone que parte de las moléculas que seencontraban en el interior del líquido se han trasladado a la superficie recién creada, con el consiguiente aumento de energía.
Si llamamos a g la energía por unidad de área, se verificará que


La energía superficial por unidad de 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 yde 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 acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.
Tensión...