La tensión superficial y capilaridad de los fluidos

Introducción

En la siguiente práctica vamos a estudiar la tensión superficial y capilaridad de los fluidos. Se pondrán en práctica don fluidos: Agua y Glicerina. Se utilizaran tubos capilares de diámetros diversos para así ver qué distancia sube el fluido en cada tubo. Se sabe que mientras menor sea el diámetro del tubo a mayor altura subirá el líquido. También a mayor peso específico del fluido obtendremos una menor altura. Al final, se comparan los datos obtenidos con los datos reales para calcular el porcentaje de error. El error no debe exceder de un 5%.

Objetivo especifico

Determinar la capacidad producida por varios líquidos para tubos capilares de varios líquidos para tubos capilares de varios tamaños, a una presión atmosférica determinada y temperatura determinada.

Marco teórico

Tensión superficial

En la interface entre un liquido y un gas, o dos líquidos no miscibles, parece formase una película o capa especial en el liquido, aparentemente debida a la atracción de las moléculas del liquido por debajo de la superficie. Colocar una pequeña aguja sobre una superficie de agua en reposo y observar que es soportaba por la película, es un experimento sencillo.

La formación de esta película puede visualizarse con base en la energía superficial o el trabajo por unidad de área requerido para llevar las moléculas a la superficie. La tensión superficial es la fuerza de tensión requerida para formar la película, obtenida dividiendo el término de energía superficial por unidad de longitud de la película en equilibrio. La tensión superficial del agua varía entre 0,074 N/m a 20C hasta 0.059 N/m a 100C.

La acción de la tensión superficial es incrementar la presión dentro de una pequeña gota de líquido o dentro de un pequeño chorro de líquido. Para una pequeña gota esférica de radio r la presión interna p necesaria para balancear la fuerza de tensión debida a la tensión superficial σ se calcula en función de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre semiesférico.

p = 2σ/r

Para un chorro cilíndrico de radio r, se puede aplicar la tensión superficial siguiente:

p = σ/r

La atracción capilar es causada por la tensión superficial y por el valor relativo de la adhesión entre el liquido y solido con respecto a la cohesión del liquido. Un líquido que moja el sólido tiene mayor adhesión que cohesión. La acción de la tensión superficial en este caso hace que el liquido suba dentro de un pequeño tubo vertical que se encuentra parcialmente sumergido en el.

Para líquidos que no mojan el sólido, la tensión superficial tiende a deprimir el menisco en un pequeño tubo vertical. Cuando se conoce el ángulo de contacto entre el líquido y el sólido, la altura capilar puede calcularse para una forma supuesta del menisco.

Capilaridad

La capilaridad es una propiedad de los fluidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.

Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar, como el caso del mercurio, la tensión superficial hace que el líquido

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