TENSI N SUPERFICIAL

TENSIÓN SUPERFICIAL
EXPERIENCIA N° 7

I. OBJETIVOS

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


II. MATERIALES

Método Rayleigh (Clásico)

1 Soporte universal
1 Clamp
1 Bureta, medir diámetro externo
1 Termómetro
1 Vaso de precipitados
Líquidos: agua,alcohol, ron


Equipo automatizado (Cobra 3 Basic-Unit)

1 Aro de medida de tensión superficial
1 Varilla de 25 cm de diámetro promedio 19.5 mm.
1 Clamp
1 PC con Windows XP/Windows 98.
1 Plataforma de elevación vertical
1 Cobra3 Basic-Unit
1 Cubeta Petri, d= 20cm
1 Fuente de poder de 12 V/2A
1 Paño
1 Software Cobra3 Force/Tesla
1 Probeta de 100 ml
1 Módulo de medición de Newton
1 Accesoriosde conexión
1 Sensor Newton
1 Trípode Base
1 Cronómetro









III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para disminuir su superficie por unidad de área. Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Teniendo como principal efecto la tendencia del líquido a disminuir en lo posible susuperficie para un volumen dado, de aquí que un líquido en ausencia de gravedad adopte la forma esférica, que es la que tiene menor relación área/volumen. Energéticamente, las moléculas situadas en la superficie tiene una mayor energía promedio que las situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del sistema será a disminuir la energía total, y ello se logra disminuyendo el número demoléculas situadas en la superficie, de ahí la reducción de área hasta el mínimo posible. Otra manera de definirlo será verlo como un fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficiessólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad.

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 seilustra en la figura.

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 de tensión superficial se equilibra con su peso; la componentevertical 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:


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

Debido a la condición de mínimo, las gotas de agua adoptanla 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 para determinar α. Rectificó las constantes y llegó a la ecuación:

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

Por lo tanto se encuentra que:

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.

1. Mida la temperatura del líquido del interior de la bureta. Anote el valor correspondiente en la Tabla 1.
2. Use...