COHESION, ADHESION Y TENSION

INTRODUCCION

En la práctica realizada en laboratorio de mecánica de fluidos trata acerca de temas muy básicos para en el ámbito del curso las cuales son cohesión, adhesión y tensión superficial. Comenzando por cohesión se dice que esta no es más que la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas de una sustancia. La cohesión es diferente de la adhesión; la cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo como se mencionó anteriormente, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos. Se experimentaran este tipo de fuerzas con diferentes fluidos tales como el del mercurio y el agua haciendo un tensiómetro o bien con lo que llamamos comúnmente tubos capilares usando estos como un tensiómetro.

Tanto los gases como los líquidos son fluidos, pero los líquidos tienen una propiedad de la que carecen los gases: tienen una superficie “libre”, o sea tienen una superficie cuya forma no está determinada por la forma del recipiente que lo contiene, en esta práctica se realiza solo con fluidos líquidos. Esta superficie se forma por una combinación de atracción gravitacional de la tierra (fuerza ocasionada por el peso) y de fuerzas entre moléculas del líquido. Una consecuencia de eso es que en la superficie de los líquidos actúa una fuerza que no está presente en el interior de los líquidos (salvo que hallan burbujas en el interior), por eso llamada “tensión superficial”. Aunque relativamente pequeña, esta fuerza es determinante para muchos procesos biológicos, para la formación de burbujas, para la formación de olas pequeñas, etc.

En los líquidos, la cohesión se refleja en la tensión superficial, causada por una fuerza no equilibrada hacia el interior del líquido que actúa sobre las moléculas superficiales, y también en la transformación de un líquido en sólido cuando se comprimen las moléculas lo suficiente. En los sólidos, la cohesión depende de cómo estén distribuidos los átomos, las moléculas y los iones, lo que a su vez depende del estado de equilibrio (o desequilibrio) de las partículas atómicas. En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Otra posible definición de tensión superficial es la fuerza que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie, como se mencionó anteriormente las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial.

MARCO TEORICO

Adhesión y Cohesión: Las fuerzas intermoleculares que enlazan moléculas similares entre sí, tal como los puentes de hidrógeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas.

El agua colocada en un capilar se adhiere a este, debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son más grandes que las fuerzas cohesivas entre las moléculas de agua. La capilaridad, es el fenómeno al cual se debe, parcialmente, el ascenso de la savia desde las raíces hasta las hojas.

Cuando se coloca en agua, un tubo de vidrio de diámetro pequeño, o capilar, el agua se eleva dentro del tubo. La capilaridad es el ascenso del líquido en tubos muy delgados. Las fuerzas adhesivas entre el líquido y las paredes del tubo tienden a aumentar el área superficial del líquido. La tensión superficial del líquido tiende a reducir el área por consiguiente impulsa el ascenso del líquido. La capilaridad ayuda al agua y a los nutrientes minerales disueltos en su ascenso por el sistema conductor.

La cohesión, la adhesión y la tensión superficial causan la capilaridad (movimiento de agua hacia arriba de un capilar). La distancia del movimiento a través del capilar, se debe a la atracción que ejerce la periferia de la superficie polar del capilar (adhesión) sobre el agua y a la tensión superficial del agua, que tiende a minimizar el área superficial. La adhesión y la tensión superficial, ejercen tensión sobre las moléculas de agua, justamente bajo la superficie y causan su movimiento hacia la parte alta del tubo, hasta equilibrar la fuerza de adhesión con el peso de la columna de agua. En tubos más pequeños la capilaridad se eleva más alta, como se puede calcular por la fórmula:

En un vaso del xilema de 25 m de diámetro, el aumento de la capilaridad es cercana a 0.6 m. Esa distancia es muy pequeña para ser significativa en el transporte de agua hacia arriba en los árboles altos. Sin embargo el material fibroso, como las paredes celulares puede actuar como una mecha para extraer agua por capilaridad desde el vecindario del xilema, actividad que asegura que la superficie de la pared celular directamente expuesta al aire, como el mesófilo foliar, permanezca húmedas. Debido a que los capilares de la pared celular tienen un radio muy pequeño cerca de 10 m-8. Se pueden generar fuerzas físicas muy grandes justo bajo la superficie evaporativa de la pared celular.

Unas gotas de agua adhiriéndose a una telaraña.

El mortero usado para mantener y sostener juntos los ladrillos es un ejemplo de la adhesión.

La cohesión es la causa de que el agua forme gotas, la tensión superficial hace que se mantengan esferica y la adhesión la mantiene en su sitio.

Tensión de Superficie

Las fuerzas de atracción y de repulsión intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullición, de fusión, el calor de vaporización y la tensión superficial.

Dentro de un líquido, alrededor de una molécula actúan atracciones simétricas, pero en la superficie, una molécula se encuentra sólo parcialmente rodeada por moléculas y en consecuencia es atraída hacia adentro del líquido por las moléculas que la rodean. Esta fuerza de atracción tiende a arrastrar a las moléculas de la superficie hacia el interior del líquido (tensión superficial). Cuando el agua se coloca sobre una superficie cerosa, esta se curva formando esferas distorsionadas, el líquido se comporta como si estuviera rodeado por una "membrana elástica" invisible.

La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u

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