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Tensión Superficial

En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria

para aumentar su superficie por unidad de área.Esta definición implica que el líquido tiene una

resistencia para aumentar su superficie. 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. Como efecto

tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un

sólido.

Otra posible definición de tensión superficial: es la fuerza que actúa tangencialmente por

unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a

contraer dicha superficie. Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido son las

responsables del fenómeno conocido como tensión superficial.

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.

Presión

La presión  es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en

dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una

determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional de Unidades la

presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a

una fuerza total de unnewton (N) actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²). En

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el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o

psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

P = F/S

Presión de vapor

Un líquido no tiene que ser calentado a su punto de ebullición antes de que pueda convertirse en un gas. El agua, por ejemplo, se evapora de un envase abierto en la temperatura ambiente (20  ), aunque su punto de ebullición es 100  .

Podemos explicar esto con el diagrama de la figura  . La temperatura de un sistema depende de la energía cinética media de sus partículas. Es necesario hablar en términos delpromedio ya que hay una gama enorme de energías cinéticas para estas partículas.

Figure: Energía cinética y presión de vapor

A temperaturas muy por debajo del punto ebullición, algunas de las partículas se mueven tan rápidamente que pueden escaparse del líquido. Cuando sucede esto, la energía cinética media del líquido disminuye. Consecuentemente, el líquido debe estar más frío. Por lo tanto absorbe energía de sus alrededores hasta que vuelve al equilibrio térmico. Pero tan pronto como suceda esto, algunas de las moléculas de agua logran tener nuevamente bastante energía para escaparse del líquido. Así, en un envase abierto, este proceso continúa hasta que toda la agua se evapora.

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En un envase cerrado algunas de las moléculas se escapan de la superficie del

líquido para formar un gas como se muestra en la figura  . La tasa a la cual el líquido se evapora para formar un gas llega a ser eventualmente igual a la tasa a la cual el gas se condensa para formar líquido. En este punto, el sistema se dice está en equilibrio. El espacio sobre el líquido se satura con el vapor de agua, y no se evapora más agua

Figure: La presión del vapor de un líquido es literalmente la presión del gas (o del vapor) que recoge sobre el líquido en un envase cerrado a una temperatura dada.

La presión del vapor de agua en un envase cerrado en el equilibrio se llama la presión del vapor. La teoría molecular cinética sugiere que la presión del vapor

de un líquido depende de su temperatura. Como se puede ver en la figura   la energía cinética contra el número de moléculas, la fracción de las moléculas que tienen bastante energía para escaparse del líquido aumenta con la temperatura del líquido. Consecuentemente, la presión del vapor de un líquido también aumenta con la temperatura.

La figura   muestra que la relación entre la presión de vapor y la temperatura no es lineal. La presión del vapor del agua se incrementa más rápidamente que la temperatura del sistema.

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Figure: Vapor de presión para el Agua

Modulo De elasticidad Volumétrico o compresibilidad

Expresa la comprensibilidad de un líquido, éste es importante cuando se involucran cambios en la temperatura, un caso es la convención libre; existe un decrecimiento en el volumen de v-∆v cuando la presión del volumen unitario del líquido se incrementa en ∆p, se denota por la siguiente ecuación: k= (-∆p)/(∆v/v) (2)

El módulo de compresibilidad ( ) de un material mide su resistencia a la

compresión uniforme y, por tanto, indica el aumento de presión requerido para

causar una disminución unitaria de volumen dada.

El módulo de compresibilidad   se define según la ecuación:

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donde   es la presión,   es el volumen,   y   denotan los cambios de la

presión y de volumen, respectivamente. El módulo de compresibilidad tiene

dimensiones de presión, por lo que se expresa en pascales (Pa) en el Sistema

Internacional de Unidades.

El inverso del módulo de compresibilidad indica la compresibilidad de un material y

se denomina coeficiente de compresibilidad