Tensin superficial

Tensin superficial

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Ejemplo de tensin superficial: una aguja de acero sobre agua.

En fsica se denomina tensin superficial de un lquido es la cantidad de energa necesaria para aumentar su superficie por unidad de rea.[1] Esta definicin implica que el lquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Esta propiedad produce el fenmeno por el cual la superficie de un lquido tiende a comportarse como si fuera una delgada pelcula elstica. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris) , desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensin superficial (una manifestacin de las fuerzas intermoleculares en los lquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los lquidos y las superficies slidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad.

A nivel microscpico, la tensin superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molcula son diferentes en el interior del lquido y en la superficie. As, en el seno de un lquido cada molcula est sometida a fuerzas de atraccin que en promedio se anulan. Esto permite que la molcula tenga una energa bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del lquido. Rigurosamente, si en el exterior del lquido se tiene un gas, existir una mnima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el lquido y el gas.

Energticamente, las molculas situadas en la superficie tiene una mayor energa promedio que las situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del sistema ser a disminuir la energa total, y ello se logra disminuyendo el nmero de molculas situadas en la superficie, de ah la reduccin de rea hasta el mnimo posible.

Contenido

[ocultar] 1 Propiedades

2 Tensoactividad

3 Referencias

4 Vase tambin

5 Enlaces externos

Propiedades [editar]

La tensin superficial puede afectar a objetos de mayor tamao impidiendo, por ejemplo, el hundimiento de una flor.

La tensin superficial suele representarse mediante la letra . Sus unidades son de Nm-1=Jm-2 (vase anlisis dimensional).

Algunas propiedades de :

> 0, ya que para aumentar el estado del lquido en contacto hace falta llevar ms molculas a la superficie, con lo cual disminuye la energa del sistema y es , o la cantidad de trabajo necesario para llevar una molcula a la superficie.

depende de la naturaleza de las dos fases puestas en contacto que, en general, ser un lquido y un slido. As, la tensin superficial ser igual por ejemplo para agua en contacto con su vapor, agua en contacto con un gas inerte o agua en contacto con un slido, al cual podr mojar o no (vase capilaridad) debido a las diferencias entre las fuerzas cohesivas (dentro del lquido) y las adhesivas (lquido-superficie).

se puede interpretar como un fuerza por unidad de longitud (se mide en Nm-1). Esto puede ilustrarse considerando un sistema bifsico confinado por un pistn mvil, en particular dos lquidos con distinta tensin superficial, como podra ser el agua y el hexano. En este caso el lquido con mayor tensin superficial (agua) tender a disminuir su superficie a costa de aumentar la del hexano, de menor tensin superficial, lo cual se traduce en una fuerza neta que mueve el pistn desde el hexano hacia el agua.

El valor de depende de la magnitud de las fuerzas intermoleculares en el seno del lquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesin del lquido, mayor ser su tensin superficial. Podemos ilustrar este ejemplo considerando tres lquidos: hexano, agua y mercurio. En el caso del hexano, las fuerzas intermoleculares son de tipo fuerzas de Van der Waals. El agua, aparte de la de Van der Waals tiene interacciones de puente de hidrgeno, de mayor intensidad, y el mercurio est sometido al enlace metlico, la ms intensa de las tres. As, la de cada lquido crece del hexano al mercurio.

Para un lquido dado, el valor de disminuye con la temperatura, debido al aumento de la agitacin trmica, lo que redunda en una menor intensidad efectiva de las fuerzas intermoleculares. El valor de tiende a cero conforme la temperatura se aproxima a la temperatura crtica Tc del compuesto. En este punto, el lquido es indistinguible del vapor, formndose una fase continua donde no existe una superficie definida entre ambos .

Tensoactividad [editar]Se denomina tensoactividad al fenmeno por el cual una sustancia reduce la tensin superficial al disolverse en agua u otra solucin acuosa. Su frmula es n=m(masa)/(masa molar); donde:

-D = Dimetro.

- = Tensin Superficial.

-F = Fuerza.

Referencias [editar]1. Alejandro Martnez U. - Ricardo Ortega P. [[1]]

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Capilaridad

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Saltar a navegacin, bsquedaLa capilaridad es una propiedad de los lquidos que depende de su tensin superficial (la cual a su vez, depende de la cohesin o fuerza intermolecular del lquido), y le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar de radio determinado.

Cuando un lquido sube por un tubo capilar, es debido a que la cohesin entre sus molculas es menor a la adhesin del lquido con el material del tubo (es decir, es un lquido que moja). El lquido sigue subiendo hasta que la tensin superficial es equilibrada por el peso del lquido que llena el tubo. ste es el caso del agua, y sta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin utilizar energa para vencer la gravedad.

Sin embargo, cuando la cohesin entre las molculas de un lquido es ms potente que la adhesin al capilar (como el caso del mercurio), la tensin superficial hace que el lquido descienda a un nivel inferior, y su superficie es convexa.

Efectos de capilaridad.

Tubo capilar [editar]Un aparato comnmente empleado para demostrar la capilaridad es el tubo capilar; cuando la parte inferior de un tubo de vidrio se coloca verticalmente, en contacto con un lquido como el agua, se forma un menisco cncavo; la tensin superficial succiona la columna lquida hacia arriba hasta que el peso del lquido sea suficiente para que la fuerza de la gravedad se equilibre con las fuerzas intermoleculares.

El peso de la columna lquida es proporcional al cuadrado del dimetro del tubo, por lo que un tubo angosto succionar el lquido en una longitud mayor que un tubo ancho. As, un tubo de vidrio de 0,1 mm de dimetro levantar una columna de agua de 30 cm. Cuanto ms pequeo es el dimetro del tubo capilar mayor ser la presin capilar y la altura alcanzada. En capilares de 1 m (micrmetro) de radio, con una presin de succin 1,5 103 hPa (hectopascal = hPa = 1,5 atm), corresponde a una altura de columna de agua de 14 a 15 m.

Dos placas de vidrio que estn separadas por una pelcula de agua de 1 m de espesor, se mantienen unidas por una presin de succin de 1,5 atm. Por ello se rompen los portaobjetos humedecidos al intentar separarlos.

Entre algunos materiales, como el mercurio y el vidrio, las fuerzas intermoleculares del lquido exceden a las existentes entre el lquido y el slido, por lo que se forma un menisco convexo y la capilaridad trabaja en sentido inverso.

Las plantas succionan agua del terreno por capilaridad, aunque las plantas ms grandes requieren de la transpiracin para desplazar la cantidad necesaria.

Ley de Jurin [editar]La ley de Jurin define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de lquido y la fuerza de ascensin por capilaridad. La altura h en metros de una columna lquida est dada por la ecuacin:

ngulo de contacto.

donde:

= tensin superficial interfacial (N/m)

= ngulo de contacto

= densidad del lquido (kg/m)

g = aceleracin debido a la gravedad (m/s)

r = radio del tubo (m)

Para un tubo de vidrio en el aire a nivel del mar y lleno de agua,

= 0,0728 N/m a 20 C

= 20

= 1000 kg/m

g = 9,80665 m/s

entonces, la altura de la columna de agua, en metros, ser:

.

Vase tambin [editar] Menisco

Nmero de capilaridad

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Categora: Mecnica de fluidos