Coeficiente De Tension Superficial

EL COEFICIENTE DE TENSION SUPERFICIAL

Método de Rayleigh

Experiencia N° 05

1. OBJETIVO

Tener claridad del fenómeno físico, denominado tensión superficial, donde determinaremos el coeficiente de tensión superficial de ciertos líquidos, según el método de Rayleigh

2. MATERIALES

01 Vernier

01 Termómetro hasta 100 ° C.

01 Bureta

01 Vaso Pirex

01 Soporte Vertical

01 clamp

3. FUNDAMENTO TEORICO

La superficie de un líquido se comporta en numerosos casos como una membrana estirada. El ejemplo de la gota de agua que se forma lentamente en el extremo de un tubo de vidrio. En este caso, el agua se acumula como si la recogiese una membrana invisible, hasta alcanzar un tamaño definido, luego se desprende en forma de gota esférica.

a) Una molécula en el seno de un líquido es atraído por sus vecinas, uniformemente; y durante un intervalo largo de tiempo, no experimenta una fuerza desequilibrada en dirección particular alguna. Una molécula en la parte superficial de un líquido es atraída por sus vecinas, pero como tiene solo vecinas debajo de ella, es atraída hacia el seno del líquido. Como las moléculas de la superficie están unidas a las moléculas laterales, no tienen una energía tan baja como las que se encuentran en el interior.

Para desplazar una molécula del interior del líquido a la superficie se necesita energía adicional, como la presencia de otra molécula en la superficie aumenta el área de la superficie; se concluye que debe suministrarse energía para aumentar el área de la superficie liquida. La energía requerida para aumentar la superficie se denomina tensión superficial del líquido.

b) En la formación de las gotas, podemos partir del análisis de la dinámica presente en la formación de la gota que se desprende de un tubo cilíndrico, de radio R y que el líquido tiene un coeficiente de tensión superficial a. Mientras la gota no se ha desprendido, ella toma una forma tal, que la componente vertical de la fuerza de tensión superficial equilibra con el peso de la gota. La componente vertical de la fuerza de tensión superficial alcanza su valor máximo en el instante, justamente antes de que se desprende la gota, en el momento de desprenderse se sujeta la condición.

m . g = 2 R a ....................(1)

a = (m g ) /2  R …………...(2)

donde :

m = masa de la gota

R = radio de la punta de la bureta

a = coeficiente de tensión superficial del líquido

De la ecuación (1) podemos determinar a, pero no se ha tenido en cuenta el trabajo de deformación cilindro esfera, por lo que no es muy exacta. Rayleigh retocó esta expresión, obteniendo un modo empírico para determinar a. Rectificando las constantes:

a= ( 5 m g) / 19 R ………….(3)

Si V es el volumen del líquido de densidad  y N el número de gotas y en este volumen V, entonces la masa de cada gota será:

m = ( V  )/ N ……………(4)

Por lo tanto :

a = ( 5 V  g )/ 19 N R ………(5)

4. PROCEDIMIENTO:

1. Coloque la bureta como se muestra en la figura. Dicha bureta debe estar bien limpia, para asegurar su funcionamiento.

2. La punta de la bureta de la experiencia tiene 1 mm o 2 mm de diámetro externo, en caso de desconocimiento se usará el Vernier para medir dicho diámetro.

3. Cargue la bureta con el líquido cuya tensión superficial se debe terminar. Tome dos niveles de referencia (A y B). Se sugiere tomar 1, 2 o 3 ml de líquido.

4. Coloque el vaso pirex para que le sirva como depósito de descarga del líquido de la bureta.

5. Cuente el número de gotas entre los niveles de referencia. Repita este procedimiento por lo menos 5 veces, y cada vez haga las anotaciones del número de gotas para el volumen escogido.

6. Mida la temperatura del líquido de preferencia en el interior de la bureta para cada realizada y haga sus anotaciones.

7. Repita los pasos anteriores para los otros líquidos.

8. Repita los pasos anteriores para T = 50 ªC

4.1 DISEÑO

5. DATOS Y RESULTADOS

T=25º C

Liquido H20 Alcohol Mezcla  H20 

alcohol 

mezcla

ρ V N ρ V N ρ V N

1 1 5 94 0.79 5 234 0.895 5 213 68.58 21.76 27.09

2 1 5 96 0.79 5 249 0.895 5 223 67.16 20.45 25.87

3 1 5 96 0.79 5 235 0.895 5 229 67.16 21.67 25.19

4 1 5 96 0.79 5 242 0.895 5 229 67.16 21.04 25.19

5 1 5 95 0.79 5 244 0.895 5 227 67.86 20.87 25.42

promedios 1 5 95.4 0.79 5 240.8 0.895 5 224.2 67.58 21.15 25.75

5. CUESTIONARIO

1.- ¿ influye la tensión superficial en los fenómenos capilares?. Explique.

La tensión superficial si influye sobre los fenómenos capilares, ya que la acción capilar en tubos de diámetro muy pequeño, una columna de líquido puede quedar sostenido sobre este capilar, gracias a las fuerzas adhesivas y cohesivas que actúan sobre el. Para que esto suceda, el capilar debe haber sido sumergido previamente en el líquido para que haya una delgada capa de líquido adherida a la pared interior del tubo por encima de la columna de líquido , así

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