CAPILARIDAD

OBJETIVO

Observar experimentalmente la Tensión Superficial de los líquidos, principalmente del

agua.

Comprobar el efecto de la temperatura, agitación y adición de tenso activos, sobre la

tensión superficial de una mezcla.

INTRODUCCIÓN

La interfase entre dos fluidos es siempre un problema interesante y fascinante. La

formación de gotas en aire, burbujas en líquidos y procesos de atomización se pueden

entender admitiendo que la superficie de separación entre las dos fases posee un tipo de

energía proporcional al área de la interfase.

En esta práctica trabajaremos con dos tipos de problemas comunes en mecánica de

fluidos: formación de gotas y tubos capilares.

Consideremos, por ejemplo, un volumen de gas en contacto con un volumen de líquido en

reposo. En el líquido, las moléculas se encuentran cercanas unas de otras y ejercen

fuerzas de atracción entre ellas. Una molécula sumergida en el interior del líquido, se verá

sometida a fuerzas de atracción en todas las direcciones. La resultante neta de todas

esas fuerzas de atracción será cero.

Si, por el contrario, nos acercamos a la superficie de contacto con el gas (interfase), las

fuerzas de cohesión que una molécula sentirá están modificadas debido a que las

moléculas liquidas únicamente se encuentran situadas a un lado de nuestra molécula de

referencia.

Entre los múltiples significados de tensión, podemos mencionar su acepción como la

situación en la que se encuentra un cuerpo que está bajo la influencia de fuerzas que

resultan opuestas, las cuales ejercen una cierta atracción sobre él.

Superficial, por su parte, es aquello relacionado con la superficie: la apariencia exterior, el

límite o la capa superior de algo.

El concepto de tensión superficial se emplea en el ámbito de la física para hacer

referencia a la cantidad de energía que se requiere para incrementar la superficie de

un líquido por unidad de área. Dicha energía se necesita ya que los líquidos ejercen

una resistencia a la hora de incrementar la superficie.

La tensión superficial surge por las fuerzas que actúan cohesionando las moléculas de los

líquidos. Dichas fuerzas no son iguales en la superficie y en el interior del líquido, aunque

en promedio terminan anulándose. Como las moléculas de la superficie tienen más

energía, el sistema tiende a minimizar el total de energía a partir de una reducción de las

moléculas superficiales; de este modo, el área del líquido se reduce al mínimo.

La tensión superficial se debe a que las fuerzas 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

tiene un gas, existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad

esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y

gas.

Otra manera de verlo es que una molécula en contacto con su vecina está en un estado

menor de energía que si no estuviera en contacto con dicha vecina. Las moléculas

interiores tienen todas las moléculas vecinas que podrían tener, pero las partículas del

contorno tienen menos partículas vecinas que las interiores y por eso tienen un estado

más alto de energía. Para el líquido, el disminuir su estado energético es minimizar el

número de partículas en su superficie.2

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