Laboratorio n02 Tens Superf.
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INDICE
1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………… 3
1.1. Objetivos
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS………………………………………… 4-5
2.1. Definición
2.2. Métodos de la elevación
3. DETALLES EXPERIMENTALES………………………………………. 6
4. CALCULOS Y RESULTADOS………………………………………....7-9
5. DISCUCIÓN DE RESULTADOS………………………………………. 10
6. CONCLUSIONES………………………………………………………… 11
7. RECOMENDACIONES………………………………………………….. 11
8. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA……………………………………..12
9. APENDICE
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I. INTRODUCCIÓN
La práctica de Tensión superficial nos permite visualizar experimentalmente lavariación de la tensión superficial de los líquidos comparado con la temperatura.
En 1929, von Neergard (doctor en medicina de la universidad de Zúrich) demostró
la importancia de las fuerzas de superficie al encontrar que la presión necesaria
para mantener distendido el pulmón lleno de líquido era inferior a la requerida para
distender el mismo pulmón lleno de aire. Las fuerzas de tensión superficial
resultan de la mayor atracción de los líquidos con respecto al aire. Se encuentran
presente en la interface líquido-aire que se encuentra en los millones de sacos
alveolares. La tensión superficial es la fuerza que actúa a través de una línea
imaginaria de1cm de largo en la superficie de un líquido. Esta tensión se debe a
que las fuerzas de atracción entre las moléculas adyacentes de un líquido se torna
lo más pequeña posible. Este comportamiento se observa con facilidad en la
burbuja de jabón soplada en el extremo de un tubo. Las superficies de la burbuja
se contraen todo lo posible formando una esfera (superficie mínima para un
volumen dado) y generan una presión que se puede predecir por la
Ley de Laplace.
La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la
penetración de su superficie, la tendencia esférica de las gotas que forman 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.
1.1. Objetivo
Determinar la tensión superficial en líquidos mediante el efecto de
capilaridad.
Comprobar la dependencia de esta propiedad física con la temperatura.
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II. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
2 .1 . Definición:
La tensión superficial es una manifestación de las fuerzas atractivas
que mantienen unidas las moléculas en el liquido (o solido). En la
interfase líquido y su vapor saturado en el aire, es donde exite la
tensión superficial. Por lo general, a presión atmosférica.
Las moléculas que se hallan en la superficie de un líquido son objeto
de las intensas fuerzas de atracción de las moléculas interiores. Una
fuerza resultante, cuya dirección se halla en un plano tangente a la
superficie en un punto particular, actúa para hacer que la superficie del
líquido sea todo lo pequeña posible. La magnitud de esta fuerza
actuando perpendicular a una unidad de longitud de una línea en la
superficie se llama la tensión superficial γ.
La superficie, o interface, en donde existe la tensión se halla entre el
líquido y su vapor saturado en el aire, ordinariamente a presión
atmosférica. Las dimensiones de la tensión superficial son fuerza por
unidad de longitud y ordinariamente se expresan en el sistema cgs
como dinas por centímetro.
La tensión superficial es una propiedad de una interface.
Ordinariamente se mide balanceándola a lo largo de cierta línea
limítrofe, contra una fuerza igual contra la cual puede medirse.
2 .2 . Metodo de la elevación capilar:
En el método de a s c e n s o c a p i l a r el líquido sube, debido a su
tensión superficial, en un tubo capilar de pequeño diámetro interno
sumergido en él (siempre y cuando el líquido moje el tubo). La línea
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tiene una longitud de 2πr, en donde r es el radio interno del tubo. La
fuerza que hace que el líquido ascienda por el tubo es2πrγ cosθ, en
donde θ es el ángulo de contacto que se muestra en la figura 1.
En el equilibrio la fuerza hacia
abajo mg debido a la gravedad
impide que el líquido ascienda
más alto en el capilar. Aquí m
es la masa del líquido en el
capilar y g es la aceleración
de la gravedad. Para un lí-
quido de densidad ρ que sube a una altura h en el capilar, esta fuerza
hacia abajo es πr 2 hρg. En el equilibrio esta fuerza está justamente
balanceada por la fuerza vertical debida a la tensión superficial,
2πrγ cosθ.
Para el agua y la mayoría de los líquidos este ángulo de contacto es
prácticamente cero: esto significa que la superficie del líquido en el
límite es paralela a la pared del capilar. Haciendo a las dos fuerzas
iguales, tenemos, para el ángulo cero de contacto,
2πrγ = πr 2 hρg (1)
γ =½hrρg (2)
En esta derivación se ha supuesto que el vapor no tiene una densidad
apreciable en comparación con la del líquido.
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V. DISCUCIÓN DE RESULTADOS
Según Pons Muzzo (1985), la tensión superficial de un líquido en la fuerza endinaspor centímetro de borde de la película que se opone a la expansión de la
superficie. La experiencia enseña que la tensión superficial es independiente de lo
que se haya extendido la superficie, lo mismo que de su espesor.
A continuación se muestran algunos autores que han hallado la tensión superficial
por varios métodos entre ellos el más conocido, el de capilaridad.
- Según Fennema (2000), la tensión superficial del agua frente al aire en(N/m) es
72.75 x 10-3a una temperatura de 20°C.
- Según Ball (2004), la tensión superficial del agua a 20°C en (N/m) es 72.75 x 10-3.
- Según Maron y Plutton (2007), a una temperatura de 20°C la tensión superficial
del agua es 72.75 x 10-3N/m.
- Según Lewis (1993), la tensión superficial del agua (en N/m) frente al aire a una
temperatura de 20°C es72.75 x 10-3, y finalmente a 30°C es 71.18 x 10-3 N/m.
Ahora mostraremos las diferentes tensiones superficiales del agua medido a
diferentes temperaturas que se obtuvieron experimentalmente:
T °C γ( Kg/s^2)
20 °C 0.058696
30 °C 0.051243
40 °C 0.043758
Como se puede observar, existe una diferencia grande entre los valores obtenidos
en laboratorio y los valores teóricos que son exactos (revisado en varias fuentes)
hasta dos decimales. Estos errores se deben a la precisión de medida de los datos
ya que no se cuenta con instrumentos más exactos en el laboratorio.
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VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1. Conclusiones
Se comprobó experimentalmente que el valor de la tensiónsuperficialde los líquidos en estudio disminuían al aumentar la
temperatura.Obteniendo una relación inversamente
proporcional de tipo lineal entrelas dos variables en estudio.
6.2. Recomendaciones
Antes de comenzar a trabajar, revisar el equipo y en especial
los capilares, de tal forma que se encuentren limpios y secos
para así evitar los posibles errores por interferencia de
sustancias extrañas como grasas o detergentes que modifiquen
el valor de la tensión superficial del líquido en estudio.
El matraz con capilar debe tener una escala de medición para
evitar posible errores en la medición de la elevación capilar,
además debe ser calibrado con un líquido de tensión superficial
conocida, para estos propósitos debería excluirse el agua.
Los líquidos en estudio se deben encontrar libre de impurezas y
de agentes que puedan afectar el valor de su tensión
superficial.
Al momento de sumergir el matraz con tubo capilar (con el
líquido adentro) al baño maría evitar que se contamine con el
refrigerante, de ser así volver a repetir el experimento.
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VII. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA
BALL, D. 2004. Fisicoquímica. International Thomson Editores, S.A. México.
FENNEMA, O. 2000. Química de los Alimentos. Editorial Acribia, S.A. Zaragoza. España.
LEVINE, I. 1996. Fisicoquímica vol.1. Mc Graw-Hill / Interamericana España, S.A. CuartaEdición. España.
LEWIS, M. 1993. Propiedades físicas de los Alimentos y de los Sistemasde procesado.Editorial Acribia. Zaragoza. España.
MARON S. 1982. Fundamentos de fisicoquímica. Editorial Limusa, S.A. Grupo NoriegaEditores. México.
MUZZO PONS, G. 1985. Fisicoquímica. Universidad Nacional Mayor de San Marcos.Sexta Edición. Lima. Perú