INTRODUCCION

La tensión superficial es una de las propiedades de los líquidos que se pone de manifiesto sólo en su superficie; es decir, se da cuando una molécula se halla en la superficie de un líquido experimentando fuerzas de atracción dirigidas hacia abajo, pero si la llevamos hacia arriba habrá una fuerza resultante que actúa hacia abajo para impedir que escape; esta experiencia tiene como objetivo determinar el coeficiente de tensión superficial de los líquidos, que es la fuerza aplicada a la unidad de longitud del borde de la película superficial del líquido.

También es la responsable del tamaño de la gota, de que algunos insectos puedan caminar sobre la superficie del agua, o que al lanzar una piedra sobre la superficie de un lago ésta salte, por ello es muy importante conocerlo.

Además para hallar su coeficiente es necesario los siguientes materiales: soporte universal, bureta, vaso de precipitado, clamp, termómetro y líquidos: agua, alcohol y ron, que serán de gran utilidad para hallarlo por el método de Rayleigh (clásico):

CALCULOS Y RESULTADOS

Montaje 1 - Método de Rayleigh

Monte el equipo tal como muestra el diseño de la figura. Vierta en la bureta el líquido cuya tensión superficial desea determinar.

1. Mida la temperatura del líquido del interior de la bureta. Anote el valor correspondiente en la Tabla 1.

2. Use el vaso de precipitado como depósito de descarga del líquido de la bureta.

3. Tome dos puntos A y B como niveles deferencia.4. Cuente el número de gotas de la porción de líquido entre los niveles de

referencia. Repita este procedimiento no menos de 5 veces. Cada vez anote en la Tabla 1 el número de gotas para el volumen escogido.

5. Repita los pasos del 1 al 5 para otros líquidos (alcohol, ron, mezcla con agua).

TABLA 1

A temperatura ambiente: T =

Líquido H2O Alcohol Ron

Ρ

(g/cm3)

V

(ml)

N

(# gotas)

ρ

(g/cm3)

V

(ml)

N

(# gotas)

ρ

(g/cm3)

V

(ml)

N

(# gotas)

1 0,99 5 74 0,884 1 36 0,934 2 76

2 1 5 72 0,884 1 39 0,934 2 74

3 1 5 75 0,884 1 38 0,934 2 74

4 1 5 75 0,884 1 39 0,934 2 75

5 0,99 5 74 0,884 1 37 0,934 2 75

Promedio 1,00 5 74 0,884 1 37,8 0,934 2 74,8

Error

Total

8,888x10-3 0,5 1,718 0,005 0,5 1,819 0,005 0,5 1,229

α

(dina/cm)

13.95 ± 6,962x10-3 4,83 ± 0,01175 5,158 ± 6,258x10-3

Calculando los errores:

Se sabe que:

ErrorTotal=√Es2+Ea2Es=Lm

2

Ea=3σ√n−1

Entonces:

Líquido: H2O

Densidad (g/cm3)

Es=0 .01 /2=0 .005

Ea1=3∗0.0048992

=0 .0073485

ErrorTotal=√0 .0052+(0 .0073485)2=8 .888 x10−3

Volumen (ml)

Es=1/2=0 . 5

Ea=3∗02

=0

ErrorTotal=√0 .52=0 . 5 N (# gotas)

Es=1/2=0 . 5

Ea1=3∗1. 0954452

=1 .643168

ErrorTotal=√0 .52+(1 .643168 )2=1.718 α (dina/cm)

R=0.125 mm =0.0125 cm

α=( 519 )( ρVN )( gR )

α=( 519 )( 1x 5

74 )( 9.810.0125 )=13.95dina/cm

∆ α=( ρVN )√(∆ ρρ )2

+( ∆VV )2

+(∆ NN )2

∆ α=( 1x 574 )√( 8,888 x 10−3

1 )2

+( 0,55 )

2

+( 1,71874 )

2

=6,962 x 10−3

Líquido: Alcohol

Densidad (g/cm3)

Es=0 .01 /2=0 .005

Ea=3∗02

=0

ErrorTotal=√0 .0052=0 . 005 Volumen (ml)

Es=1/2=0 . 5

Ea=3∗02

=0

ErrorTotal=√0 .52=0 . 5 N (# gotas)

Es=1/2=0 .5

Ea1=3∗1,1661902

=1,749286

ErrorTotal=√0 .52+(1,749286 )2=1,819 α (dina/cm)

R=0.125 mm =0.0125 cm

α=( 519 )( ρVN )( gR )

α=( 519 )( 0,884 x1

37,8 )( 9.810.0125 )=4,83dina/cm

∆ α=( ρVN )√(∆ ρρ )2

+( ∆VV )2

+(∆ NN )2

∆ α=( 0,884 x137,8 )√( 0,005

0,884 )2

+( 0,51 )

2

+( 1,81937,8 )

2

=0,0117

Líquido: Ron

Densidad (g/cm3)

Es=0 .01 /2=0 .005

Ea=3∗02

=0

ErrorTotal=√0 .0052=0 . 005 Volumen (ml)

Es=1/2=0 . 5

Ea=3∗02

=0

ErrorTotal=√0 .52=0 . 5 N (# gotas)

Es=1/2=0 .5

Ea=3∗0,7483312

=1,122497

ErrorTotal=√0 .52+(1,122497 )2=1,229 α (dina/cm)

R=0.125 mm =0.0125 cm

α=( 519 )( ρVN )( gR )

α=( 519 )( 0,934 x2

74,8 )( 9.810.0125 )=5,158dina /cm

∆ α=( ρVN )√(∆ ρρ )2

+( ∆VV )2

+(∆ NN )2

∆ α=( 0,934 x274,8 )√( 0,005

0,934 )2

+( 0,52 )

2

+( 1,22974,8 )

2

=6,258 x10−3

6. Ahora, repita los pasos anteriores para T=50 0C y anote sus mediciones en la Tabla 2.

TABLA 2

En baño María: T= 50 0C

Líquido Alcohol

ρ

(g/cm3)

V

(ml)

N

(# gotas)

1 0,91 2 78

2 0,91 2 77

3 0,91 2 77

4 0,91 2 75

5 0,91 2 78

Promedio 0,91 2 77

Error

Total

0,005 0,5 1,718

α

(dina/cm)

4,881 ± 5,934x10-3

α (dina/cm)

R=0.125 mm =0.0125 cm

α=( 519 )( ρVN )( gR )

α=( 519 )( 0,91x 2

77 )( 9.810.0125 )=4,881dina /cm

∆ α=( ρVN )√(∆ ρρ )2

+( ∆VV )2

+(∆ NN )2

∆ α=( 0,91x 277 )√( 0,005

0,91 )2

+( 0,52 )

2

+( 1,71877 )

2

=5,934 x 10−3

EVALUACIÓN

1. Calcule el error porcentual y evalué si este se encuentra en el valor estimado en el error total.

F(N) 1 2 3 4 5 Promedio (x) Error

0.0092 0.0094 0.0099 0.0099 0.0099 0.00952 5.979*10-4

2. De cinco ejemplos de aplicación práctica del fenómeno de tensión superficial: En los campo de: ciencia, tecnología y el hogar.

Ciencia:

Prueba clínica de ictericia Normal de la orina tiene una tensión superficial de alrededor del 66 dinas / cm, pero si está presente la bilis (una prueba para la ictericia), que bajan hasta 55. Hay en la prueba, en polvo de azufre se rocía sobre la superficie de la orina. Que flotan en la orina normal, pero si se va al fondo es por la baja TS que se produce a por la bilis.

Tecnología:

Tensión superficial desinfectantes Soluciones desinfectantes son generalmente de baja tensión superficial. Esto les permite extender sobre las paredes celulares de bacterias y perturbar la adhesión ellos. Uno de esos desinfectante, ST37, tiene un nombre que apunta a su baja tensión superficial en comparación con los 72 dinas / cm de agua. Carpa común son de material impermeable en el que la tensión superficial del agua puente de los poros en el material finamente tejido. Pero si usted toca la tienda de material con el dedo, es romper la tensión superficial y la lluvia pasa través.

Hogar:

Jabones y detergentes. Ayudar a la limpieza de ropa por la reducción de la tensión superficial del agua a fin de que se absorba más fácilmente en los poros y las superficies manchadas. El lavado con agua fría La principal razón para el uso de agua caliente para el lavado es que su tensión superficial es menor y es mejor un agente humectante. Pero si el detergente disminuye la tensión superficial, el calentamiento puede ser innecesario.

3. El diámetro exterior e interior del aro son: 20,0 mm y 19,0 mm. Halle la longitud sobre la cual la superficie tensora del líquido hace su acción.

Para hallar la longitud sobre la cual la superficie tensora hace su acción podemos hacerlo usando la formula dada en la guía y los datos obtenido experimentalmente.El error seguramente se debe a que a la hora de hacer la gráfica no se ha cuidado de no mover o influir mucho en el sensor de Newton.

4. Compare los resultados de ambos métodos. ¿Cuál es su opinión al respecto?

El método de la Rayleigh usado en la presente experiencia es un método netamente científico en el cual se hacen variedades de cálculos para determinar la tensión superficial. El método Automatizado es un método en el cual se puede resolver lo mismo pero con una mayor facilidad puesto que es un Software el cual tiene la función de hallar la tensión superficial en cuestión de minutos.

ANALISIS

Es un fenómeno de fuerzas de que afectan a las moléculas internas y externas de un líquido; sumatoria de fuerzas concurrentes se anulan porque son las mismas y la energía es cero, pero las moléculas externas tienen una fuerza resultante perpendicular a la superficie llamada fuerza de atracción propiedad que impide movimiento hacia la superficie de las moléculas que se encuentran internas, mientras que las externas presentan energía mayor a las internas.

E=α.S

E= energía

α = coeficiente de tensión de superficie

La tensión superficial como un vector S

Si el coeficiente es positivo α, entonces la energía será mínima como consecuencia la fuerzas contraerán impidiendo aumento de la superficie del líquido. Cuando el coeficiente es negativo α la superficie es plana.

La forma de líquido depende de las fuerzas que se ejercen:

La fuerza de gravedad.

Fuerza de interacción de las moléculas. Fuerza de cohesión.

Fuerza de interacción con las partículas externas gas, sólido y entre otras.

El ángulo de contacto y la dirección de las fuerzas es por la naturaleza del líquido.

Método de Rayleigh

Un método, evalúa la formación de gotas cuando se desprende de la bureta. Mientras no se desprenda el peso es equilibrado a la tensión superficial, y cuando llegue a su máximo la fuerza vertical recién se desprendiera la gota.

En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. Contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.

Capilaridad

La elevación o descenso se debe a la tensión superficial del líquido por la cohesión (fuerzas Intermoleculares) y adhesión de líquido por las paredes.

Los líquidos mojan las paredes cuando la cohesión es mayor a la adhesión.

CONCLUSIONES

Para la presente experiencia es fundamental ser minuciosos al momento de recopilar los datos, de este modo poder minimizar el error cometido. El conocimiento del método de Raeligh nos permitirá contrastar los datos obtenidos con los que se debieron obtener según la teoría.

Además se pudo apreciar el comportamiento de la tensión superficial gracias al software utilizado Cobra3 Force/Tesla el cual nos mostró en grafica este comportamiento. Y de este modo hallar a media de la fuerza que ejercerá la tensión superficial.

RECOMENDACIONES

Al momento de contar las gotas se recomienda secar el orificio del aro de medida de tensión superficial, para que no haya pérdida de volumen extra, y se pueda cuantificar adecuadamente.

Dado a la sensibilidad del equipo utilizado para la medida de la fuerza mediante el software, se recomienda que en la superficie donde se coloque el equipo no se apoye ningún otro objeto que no sea parte de la prueba. Para que la lectura sea más precisa.

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_superficial

http://www.veoverde.com/2009/11/la-tension-superficial-del-agua/

F. Cussó, C. López y R. Villar “Física de los procesos biológicos”, Cap. 15. Fe-nómenos de superficie y disoluciones. Ariel Ciencia (2004)

Navarro Taipe, Fisica II-pg 99.

Ausberto Rojas Saldaña (2013), Fisica II-pg 190.