ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS.

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

Física

PRACTICA 6

TENSIÓN SUPERFICIAL

Integrantes:

Nicole Toledo Escobar

Ximena Dessiré De la Peña León

OBJETIVOS:

Comprender la importancia que tiene el concepto de la Tensión Superficial en los líquidos.

Determinar la tensión superficial de líquidos usando el método del capilar y el de Otto Stenbach.

INTRODUCCIÓN:

Hacer pasar una molécula del interior de un líquido a la superficie del líquido cuesta energía. En el interior del líquido, la molécula está rodeada de otras moléculas en todas las direcciones, de manera en que la fuerza neta es nula. Cerca de la superficie, la molécula sólo está rodeada parcialmente de otras moléculas del líquido, de manera que esto provoca una fuerza atractiva neta hacia dentro del líquido. Para extraer la molécula, hace falta hacer un trabajo (tensión superficial, si la llevamos a la superficie; evaporación, la extraemos del todo).[pic 3]

Sea    el alcance de la fuerza, y F la fuerza molecular mediana, el trabajo será igual al producto de éstos,[pic 4] Ampliar el área superficial de un líquido, también cuesta energía.

Tensión superficial: γ= W/ A (N/m) donde W es el trabajo y A es el área.

Consecuencia: Tensión superficial: Γ= W/ A= Fuerza/ Longitud

Observaciones: Insectos que caminan sobre el agua, detergentes (la reducción de la tensión superficial mejor el rendimiento de limpieza.

Las fuerzas de atracción y de repulsión intermolecular afectan a propiedades de la materia como el punto de ebullición, de fusión, el calor de evaporización y la tensión superficial. Dentro de un líquido, alrededor de una molécula actúan atracciones simétricas pero en la superficie, una molécula se encuentra sólo parcialmente rodeada por moléculas y en consecuencia es atraída hacia dentro del líquido por las moléculas que la rodean. Esta fuerza de atracción tiende a arrastrar a las moléculas de la superficie hacia el interior del líquido (tensión superficial), y al hacerlo el líquido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana invisible. La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas de un líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos. Termodinámicamente la tensión superficial es un fenómeno de superficie y es la tendencia de un líquido a disminuir su superficie hasta que su energía de superficie potencial es mínima, condición necesaria para que el equilibrio sea estable. Como la esfera presenta un área mínima para un volumen dado, entonces por la acción de la tensión superficial, la tendencia de una porción de un líquido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando está en contacto con un líquido en un recipiente. A la fuerza que actúa por centímetro de longitud de una película que se extiende se le llama tensión superficial del líquido, la cual actúa como una fuerza que se opone al aumento de área del líquido. La tensión superficial se mide en N/m. La energía superficial por centímetro cuadrado se representa con la letra γ.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Existen tres experimentos para la demostración de tensión superficial; se determinó que el mejor experimento es el C en el cual se utiliza el aparato de Otto Stenbach. Con este experimento se determinó la tensión superficial de las siguientes disoluciones que eran jabón a diferentes concentraciones (0%, 0.3%, 0.6%, 3% y 6%) por lo que se emplearon los siguientes pasos para obtener en el manómetro el valor relacionado con tensión superficial.

Los pasos para llevar acabo el experimento fueron:

1.- la muestra liquida se coloca en el vaso de precipitados y se introduce en ella el tubo capilar hasta la profundidad de 2 cm. Hecho esto, se cierra la válvula 1 y se llena de agua el embudo de separación.

2.- se abre y vuelve a cerrar la válvula 2 para que la presión del aire dentro del aparato sea igual a la atmosférica. Con esto, los dos meniscos del manómetro deberían quedar al mismo nivel y el líquido problema ascenderá en el capilar.

3.- se abre ligeramente la válvula 1 para que entre el agua lentamente en el matraz, con fin de que se reduzca el espacio ocupado por el aire y aumente gradualmente su presión, lo cual se apreciara en el manómetro. El menisco en el tubo capilar bajará lentamente al llegar al extremo saldrá el aire formando un rosario de burbujas.

4.- cada burbuja se origina de la siguiente manera: cuando el menisco llega al extremo del capilar empieza a aumentar su curvatura, debido a que la presión que ejerce el aire sobre el lado cóncavo del menisco sigue aumentando mientras que la presión hidrostática que actúa sobre el lado convexo permanece constante

5.- en el instante que se vence la tensión superficial, el menisco es semiesférico y su radio es igual al del tubo capilar, la presión relativa del aire sobre el menisco es igual a P1gh1 y la presión relativa del iquido es igual a P2gh2.

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