Reporte Prctica No. 4Efecto de la temperatura sobre la tensin
superficial
INTRODUCCIN
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.
Existen distintas ecuaciones empricas que ajustan bien las
medidas de a diferentes T:
i) Etvs (1886); Vm es el volumen molar del lquido, para
muchas
sustancias k 2,1 erg/K; para metales lquidos k 0,5 erg/K.
ii) Van der Waals (1894); n 11/9 (mayora de los lquidos
orgnicos); n 0,8 para el H2
; n 1 para metales lquidos.
La ecuacin de Ramsay-Shields se ha encontrado que tiene validez
en muchos lquidos para temperaturas que van hasta las proximidades
de la crtica. Sin embargo predice que se har igual a cero cuando t
= (tc -6) y se har negativa en la temperatura crtica. Para obviar
esta dificultad
()2/3 = k (Tc T 6)
Katayama estableci la siguiente modificacin:
(/)2/3=- (Tc-T)
Donde es la densidad del vapor a la temperatura t, con lo cual =
0 cuando t = tc.
Temperatura crtica y energa superficial molar.
Aunque no existe una sola ecuacin que exprese la variacin de la
tensin superficial de todos los lquidos con la temperatura, hay en
muchos casos ecuaciones que son lo bastante exactas para ser usadas
para fines de interpolacin.
La ms sencilla es la expresin de la variacin, casi lineal, de la
tensin superficial con la temperatura:
= 0 (l bT)
Como la tensin superficial se desvanece al llegar la temperatura
crtica, la ecuacin puede escribirse como:
= 0 (l -)
La ecuacin lineal ha sido modificada siguiendo dos lneas de
razonamiento diferentes: la primera es seguir el plan de Etvs de
introducir el volumen molecular elevado a dos tercios como la
ecuacin de Ramsay-Shields:
OBJETIVOS
Determinar experimentalmente los valores de tensin superficial
de lquidos puros, as como los cambios que pueda sufrir sta con la
temperatura.
Calcular la energa de superficie total de los lquidos utilizados
en funcin de la temperatura.
Determinar experimentalmente las constantes de Etvs, Katayama y
Van der WaalsGuggenheim, las cuales representan modelos matemticos
que plantean la dependencia de la tensin superficial con la
temperatura.
METODOLOGA
(R1: Los residuos no contaminados pueden regresar a su envase
original)
RESULTADOS
Disolvente
Densidad
(g/cm3)
Altura
(cm)
Tensin superficial
(dina/cm)
23C
30C
40C
50C
23C
30C
40C
50C
23C
30C
40C
50C
Agua
(capilar: 0.0219cm)
0.9963
0.9953
0.9945
0.9915
6.8
6.6
6.7
6.4
72.77
70.56
71.57
68.16
6.8
6.7
6.7
6.5
72.77
71.63
71.57
69.22
6.8
6.7
6.6
6.5
72.77
71.63
70.50
69.22
6.8
6.7
6.6
6.6
72.77
71.63
70.50
70.29
Metanol
(capilar: 0.0219cm)
0.7884
0.7910
0.7860
0.7810
2.9
2.8
2.7
2.7
24.55
23.79
22.79
22.65
2.9
2.8
2.7
2.7
24.55
23.79
22.79
22.65
2.9
2.8
2.7
2.7
24.55
23.79
22.79
22.65
2.9
2.8
2.7
2.6
24.55
23.79
22.79
21.81
Etanol
(capilar: 0.0201cm)
0.7868
0.7886
0.7861
0.7716
2.5
2.6
2.6
2.5
21.12
22.02
21.95
20.72
2.6
2.6
2.6
2.5
21.97
22.02
21.95
20.72
2.6
2.6
2.6
2.5
21.97
22.02
21.95
20.72
2.6
2.6
2.6
2.5
21.97
22.02
21.95
20.72
Benceno
(capilar: 0.0251cm)
0.9310
0.8814
0.8814
0.8812
3.0
2.9
2.7
2.4
30.00
27.45
25.56
22.71
3.0
3.0
2.7
2.4
30.00
28.40
25.56
22.71
3.0
2.9
2.7
2.4
30.00
27.45
25.56
22.71
3.0
2.9
2.6
2.4
30.00
27.45
24.61
22.71
ANLISIS DE RESULTADOS.
1. Calcular la tensin superficial de cada temperatura para cada
lquido.
Tensin superficial(dina/cm)
DISOLVENTE
23 C
30 C
40 C
50 C
Agua
72.77
71.63
70.50
69.22
Metanol
24.55
23.79
22.79
22.65
Etanol
21.97
22.02
21.95
20.72
Benceno
30.00
27.45
25.56
22.71
Radio:
Tensin superficial:
cos=1
g= 981 cm/s2
h= cm
r= cm3
2. Calcular la energa de superficie total a 40C
W= Energa de superficie en un rea correspondiente
w = A
Clculo de A1
A1= 2 r2
A1= 2 (3.1416) (0.0219 cm)2
A1= 3.0134x10-3 cm2
Disolventes
Tensin Superficial (40C)
[Dina /cm]
W
[Dina/cm]
Agua
70.50
0.2124
Metanol
22.79
0.0686
Etanol
21.95
0.0661
Benceno
25.56
0.0770
3. Determinar el valor de la temperatura crtica y la constante
de Etvs para cada lquido
Ecuacin de Etvs:
Agua destilada (T = 23 C):
Agua destilada (T = 30 C):
Agua destilada (T = 40 C):
Agua destilada (T = 50 C):
Metanol (T = 23 C):
Metanol (T = 30 C):
Metanol (T = 40 C):
Metanol (T = 50 C):
Etanol (T = 23 C):
Etanol (T = 30 C):
Etanol (T = 40 C):
Etanol (T = 50 C):
Benceno (T = 23 C)
Benceno (T = 30 C)
Benceno (T = 40 C)
Benceno (T = 50 C)
4. Comparar los valores de las constantes.
Podemos observar que las constantes varan en funcin del tipo de
solvente, de su densidad, Tc y claro de la variabilidad en la
temperatura. Con ello podemos demostrar que las constantes tambin
se ven afectadas al incrementar la temperatura; reflejo de esto es
un aumento en el valor de la constate cuanto mayor aumenta la
temperatura de cada lquido.
5. Comparar las constantes de los modelos de Etvs y
Katayama.
La determinacin de ambas constantes nos permite evaluar el
cambio de la tensin superficial de cada uno de los solventes con
respecto al cambio en la temperatura en stos. Con ello podemos
observar como al incrementar gradualmente la temperatura, el valor
de la tensin superficial decrece progresivamente.
CONCLUSIN
Podemos concluir que la tensin superficial de diversos
disolventes, se ve claramente afectada por efecto del incremento de
la temperatura en ste. El efecto concretamente consiste en una
disminucin de la tensin superficial, esto se debe esencialmente a
que al incrementar la temperatura en el lquido, las molculas de
este se ven aceleradas, es decir, la fuerza de cohesin entre ellas
incrementa a tal punto que se pierde la estabilidad de la tensin de
la superficie del lquido.
REFERENCIAS
Levine, I. (2004). Fisicoqumica. Vol. II. 5. Espaa: Edit. Mc
Graw Hill. pp 659-665
Maron, S. y Prutton, C. (1974). Fundamentos de Fisicoqumica.
Mxico: Limusa. pp. 580- 592
Laidler,K. (2007). Fisicoqumica. Mxico: Patria. pp 486-491