Lab Fisica

INDICE GENERAL

INTRODUCCION 3

1. OBJETIVOS: 4

2. MARCO TEORICO 4

CASOS: 5

A. MEDIDA DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL DE UN LÍQUIDO: 6

3. EQUIPOS Y MATERIALES : 8

4. PROCEDIMIENTO: 8

A. TOMA DE DATOS 10

5. CUESTIONARIO 11

6. OBSERVACIONES: 14

7. CONCLUSIONES: 14

8. RECOMENDACIONES: 15

9. BIBLIOGRAFIA 15

INTRODUCCION

En física se denomina tensión superficial al fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Hydrometra stagnorum), desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad, por ejemplo.

A nivel microscópico, 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 el gas.

La tensión superficial tiene como principal efecto la tendencia del líquido a disminuir en lo posible su superficie 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 de moléculas situadas en la superficie, de ahí la reducción de área hasta el mínimo posible.

1. OBJETIVOS:

Determinar la fuerza de tensión superficial que ejerce un líquido problema, refiriéndola a la unidad de longitud sobre la que actúa esta fuerza.

2. MARCO TEORICO

Puede definirse como la fuerza que ejerce un líquido sobre una determinada superficie debido a la existencia de una atracción no compensada hacia el interior del mismo sobre las moléculas individuales de la superficie. La tensión superficial depende de la naturaleza del mismo, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, 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.

La resultante de las fuerzas de interacción sobre una molécula que se encuentra en:

A: Molécula en el interior del liquido

B: Molécula en la superficie del liquido

• En el caso de “A” en la figura, está rodeada de otras moléculas similares y las fuerzas de atracción y repulsión que se establecen entre ellas dan como resultado un sistema en equilibrio.

Si estudiamos el comportamiento de una molécula “B” del mismo líquido, se observa que el sistema no está en equilibrio, ya que faltan moléculas para lograrlo. Como resultado todas las moléculas de la superficie crean un estado de tensiones dirigidas hacia el interior del líquido. Ese estado de tensiones se conoce como Tensión superficial.

CASOS:

• Un líquido que fluye lentamente por el extremo de un cuentagotas no sale en forma de chorro continuo, sino como una sucesión de gotas. Una aguja de coser o una moneda, colocada cuidadosamente sobre la superficie del agua, forma en ella una pequeña depresión y permanece en reposo sin hundirse, aunque su densidad llegue a ser hasta diez veces mayor que la del agua.

• Cuando un tubo de vidrio, limpio y de pequeño calibre, se sumerge dentro del agua, esta se eleva en su interior; pero si se sumerge en mercurio, el mercurio desciende. Estas experiencias, y otras muchas de naturaleza análoga, están relacionadas con la existencia de una superficie límite entre un líquido y alguna otra sustancia.

• Todos los fenómenos citados indican que cabe imaginar la superficie de un líquido en tal estado de tensión que se asemejaría con una membrana elástica tensa.

• Se define el coeficiente de tensión superficial (σ) como la fuerza que la tensión superficial de un líquido ejerce sobre la parte del objeto en contacto con la superficie del mismo, resultado de la atracción de las moléculas, refiriéndola a la unidad de longitud del contorno (o perímetro).

DONDE:

L: Longitud de la superficie en contacto con el líquido (perímetro del Aro).

F: Fuerza de la Tensión Superficial.

σ: Coeficiente de dilatación lineal o coeficiente promedio de expansión lineal, tiene unidades de .

Debido a la tensión superficial, las gotitas pequeñas de un líquido tienden a adquirir forma esférica. Cuando se forma la gota, la tensión superficial tiende a comprimirla reduciendo al mínimo posible la superficie de la misma, resultando así esférica la gota.

Muchas manifestaciones de la tensión superficial: transformación de un chorro de líquido en gotas, curvatura de un líquido en las paredes del recipiente que lo contiene, etc., permiten encontrar relaciones de proporcionalidad entre la densidad de un líquido (masa de la unidad de volumen), y su tensión superficial, de forma que siempre ésta es mayor en los líquidos más densos.

A. MEDIDA DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL DE UN LÍQUIDO:

El método de Du Nouy es uno de los más conocidos. Se mide la fuerza adicional F 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 F que mide el dinamómetro.

El líquido se coloca en un recipiente, con el anillo inicialmente sumergido.

• El comienzo del experimento.

• Cuando se va formando una lámina de líquido.

• La situación final, cuando la lámina comprende únicamente dos superficies (en esta situación la medida de la fuerza es la correcta) justo antes de romperse.

Si el anillo tiene el borde puntiagudo, el peso del líquido que se ha elevado por encima de la superficie del líquido sin perturbar, es despreciable.

a) Adhesión:

La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares.

b) Cohesión:

La cohesión es distinta de la adhesión. La cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos. En los gases la fuerza de cohesión puede observarse en su licuefacción que tiene lugar al comprimir una serie de moléculas y producirse fuerzas de atracción suficientemente altas para producir una estructura líquida. En los líquidos, la cohesión se refleja en la tensión superficial causada por una fuerza no equilibrada hacia el interior del líquido que actúa sobre las moléculas superficiales y también en la transformación de un líquido en sólido cuando se comprimen las moléculas lo suficiente.

3. EQUIPOS Y MATERIALES :

• Un (01) Dinamómetro de Precisión Leybold Didactic (N; Precisión 1 mN).

• Un (01) Aro metálico (diámetro: 6 cm aprox.)

• Un (01) Recipiente de Cristal.

• Tres (03) Líquidos: agua y glicerina.

• Un (01) Soporte universal.

• Un (01) Soporte elevador.

• Una (01) Nuez simple.

• Una (01) Varilla de metal (aprox. 50 cm).

• Un (01) Calibrador vernier o pie de rey.

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