EXPERIENCIA: TENSION SUPERFICIAL
INTEGRANTES: Chacn Robles Jhony 14190197 Chipana Poccorpach
Lenin 14190033 Flores Fernndez Mara Fernanda 14070132 Jimenez
Asencio Ximena Alejandra 14070138 Sulca Poma Junior David
13130060
PROFESOR: Miguel Castillo CURSO:Laboratorio de Fsica II
AO: 2015
Universidad del Per, DECANA DE AMRICA
DETERMINACIN DEL COEFICIENTE DE TENSIN SUPERFICIAL DE LOS
LQUIDOSRESUMEN:En esta experiencia realizada se logr determinar el
coeficiente de tensin superficial para el agua, alcohol y para el
ron, empleando el mtodo de Rayleigh y adicionalmente para el agua
se hizo uso de un equipo automatizado.Para hallar el valor del
coeficiente de tensin superficial se usaron las siguientes
ecuaciones: La ecuacin fue empleada para el mtodo de
Rayleig.Mientras que la ecuacin se us cuando se trabaj con el
equipo automatizado.Luego de realizar la experiencia se concluye
principalmente que el coeficiente de tensin superficial ( vara de
forma inversa con la temperatura como se pudo observar para el
alcohol a 22C y a 50C.
INTRODUCCIN:En esta experiencia el objetivo principal es cmo
determinar el coeficiente de tensin superficial?, para ello se
emplearn dos mtodos: primero mediante el mtodo clsico o de Rayleigh
y el segundo mediante el uso de un equipo automatizado (Cobra 3
Basic Unit).Para el primer mtodo haremos uso de la dinmica en la
formacin de una gota, que se desprende de un tubo cilndrico de
radio R, para un lquido con coeficiente de tensin superficial .Para
calcular el valor de es necesario conocer una serie de ecuaciones:
Despejando : Luego a partir de la ecuacin: Considerando un lquido
de volumen y de densidad , y el nmero de goas, la masa de cada gota
ser: Reemplazando en, se obtiene: Con estas ecuaciones determinamos
los valores de para distintos lquidos.Mientras que para el clculo
del coeficiente de tensin superficial usando el equipo automatizado
se usarn las siguientes ecuaciones:
OBJETIVOS:
Relacionar la tensin superficial con la capilaridad.
Calcular la tensin superficial de diferentes lquidos por el
mtodo del capilar.
Explicar fenmenos asociados con la tensin superficial
.
EQUIPOS Y MATERIALESMtodo Rayleigh (Clsico) 1 Soporte universal
1 Clamp 1 Bureta, medir dimetro externo 1 Termmetro 1 Vaso de
precipitados Lquidos: agua, alcohol, ron
Equipo automatizado (Cobra 3 Basic-Unit) 1 Aro de medida de
tensin superficial, 1 Varilla de 25 cm de dimetro promedio 19.5 mm.
1 Clamp 1 PC con Windows XP/Windows 98. 1 Plataforma de elevacin
vertical 1 Cobra3 Basic-Unit 1 Cubeta Petri, d= 20cm 1 Fuente de
poder de 12 V/2A 1 Pao 1 Software Cobra3 Force/Tesla 1 Probeta de
100 ml 1 Mdulo de medicin de Newton 1 Accesorios de conexin 1
Sensor Newton 1 Trpode Base 1 Cronmetro
FUNDAMENTO TEORICOUna molcula en el interior de un lquido,
experimenta fuerzas de atraccin debidas a las molculas vecinas,
como se muestra en el esquema de la figura 1. Si esta molcula se
encuentra en la superficie libre del lquido, en contacto con aire,
las fuerzas de interaccin aire-lquido son menores que las del
lquido-lquido, por lo que la energa potencial de la molcula en la
interface es mayor que la de las molculas en el seno del
lquido.
Figura 1.
La tendencia de todo sistema a evolucionar hacia un estado de
equilibrio estable, con una energa potencial mnima, obliga al
fluido a adquirir una configuracin tal que el rea de la interface
de separacin con otros medios sea lo ms pequea posible. Podra
decirse, como analoga, que la superficie libre de un lquido se
comporta como una lmina elstica que busca el equilibrio minimizando
su rea.
La relacin de proporcionalidad entre la energa potencial
superficial U y el rea de la superficie S puede escribirse como:U =
S
(1)
Donde la constante de proporcional es el coeficiente de tensin
superficial.Una forma de observar los efectos de la tensin
superficial es introducir un objeto en un lquido. Al intentar
sacarlo de l, el rea de la superficie libre del lquido se modifica
y aparece la denominada fuerza de tensin superficial, F, que se
opone a que aumente el rea de la superficie libre, y que puede
expresarse como:F = L
(2)
Donde L es el permetro de la interface lquido-aire-objeto.
COEFICIENTE DE TENSIN SUPERFICIAL Figura 2.
Se puede determinar la energa superficial debida a la cohesin
mediante el dispositivo de la figura 2.Una lmina de jabn queda
adherida a un alambre doblada en doble ngulo recto y a un alambre
deslizante AB. Para evitar que la lmina se contraiga por efecto de
las fuerzas de cohesin, es necesario aplicar una fuerza F al
alambre deslizante. La fuerza F es independiente de la longitud x
de la lmina. Si desplazamos el alambre deslizante una longitud x,
las fuerzas exteriores han realizado un trabajo F x, que se habr
invertido en incrementar la energa interna del sistema. Como la
superficie de la lmina cambia en S=2dx (el factor 2 se debe a que
la lmina tiene dos caras), lo que supone que parte de las molculas
que se encontraban en el interior del lquido se han trasladado a la
superficie recin creada, con el consiguiente aumento de energa. Si
llamamos a la energa por unidad de rea, se verificar que
la energa superficial por unidad de rea o tensin superficial se
mide en J/m2 o en N/m.La tensin superficial depende de la
naturaleza del lquido, del medio que le rodea y de la temperatura.
En general, la tensin superficial disminuye con la temperatura, ya
que las fuerzas de cohesin disminuyen al aumentar la agitacin
trmica. La influencia del medio exterior se comprende ya que las
molculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las molculas
situadas en la superficie del lquido, contrarrestando las acciones
de las molculas del lquido.
METODO DEL ANILLOEn el mtodo de Nouy, se reemplaza la placa
rectangular suspendida verticalmente por un anillo terico
suspendido horizontalmente, en forma perfectamente paralela con la
superficie o interface. El anillo tiene un radio R, y est hecho con
un alambre de radio r, resultando en un permetro total de L = 4R.
Ntese que este permetro es una aproximacin, ya que no toma en
cuenta la posicin exacta de la lnea de contacto trifsico respecto
al anillo. En todo caso es vlido si r