Determinacion Del Coeficiente De Tension Superficial

DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE TENSION SUPERFICIAL

OBEJETIVOS

Observar y describir cualitativamente la formación de gotas

Determinar el coeficiente de tensión superficial de algunos liquidos por el método experimental de Rayleight

FUNDAMENTO TEORICO

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. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris), desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido.

METODO DE RAYLEIGH

Para que un sistema tienda a estar estable tendrá que tender a alcanzar el estado de mínima energía potencial. En termodinámica en condiciones isométricas tiene a llegar el estado con la mínima energía libre. Por esta razón, la superficie del líquido tiene a reducirse.

La superficie del líquido al contraerse se comporta como una membrana protectora. Desde el punto de vista molecular cada molécula del interior del líquido sufre la acción de las fuerzas atractivas de sus vecinas , por lo que la fuerza neta sobre cada una de ellas es nula. En cambio, las moléculas de la periferia son atraídas hacia el interior y para evitar esto se tensan; minimizando su área, luego aparece lo se llama TENSIÓN SUPERFICAL.

Debido a que la geometría molecular de área mínima para el volumen dado tiene la forma esférica, las gotas de agua adoptan la figura esférica. En la formación de las gotas, se puede 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 liquido tiene un coeficiente de tensión superficial α. Mientras la gota no se desprende, toma una forma tal que la componente vertical de la fuerza de tensión superficial se equilibra con su peso.

La componente vertical de la fuerza de la tensión superficial alcance su valor máximo en el instante justo antes de que se desprenda la gota. Si se encuentra que el momento de desprendimiento cumple la siguiente relación:

m=2πRα … (1) α=((mg))/2πR … (2)

DONDE:

m es la masa de la gota

R es el radio externo de la punta de la bureta

α es el coeficiente de tensión superficial del liquido

De la ecuación (1) se podrá determinar α, pero como se a tenido en cuenta el trabajo de deformación cilindro- esfera, el valor que se obtendrá no será exacto. Rayleigh retoco esta expresión y obtuvo un modo empírico para determinar α . Rectifico la constante y encontró:

α=5mg/19R …….. (3)

Sea el líquido de densidad ρ. Si N es el número de gotas que hay en el líquido de volumen V, entonces la masa de cada gota será:

m=ρV/N ……… (4)

Por lo tanto:

α=5Vρg/(19 NR)

EQUIPOS Y MATERIALES

Una bureta graduada de 50 mL

Un vaso de 250 ml

Un soporte universal

Un tubo capilar

Un densímetro

Un termómetro

Agua, alcohol, etc

PROCEDIMIENTO

Montar el equipo como se muestra en la figura teniendo en cuenta que la bureta debe de estar perfectamente limpia y en posición vertical.

La punta de la bureta se prolonga en un tubo capilar de diámetro generalmente conocido; 2 mm aproximadamente. Si este no fuera el caso, medir el diámetro del tubo varias veces y obtener el radio promedio r.

Medir la temperatura T del líquido.

Determinar la densidad del líquido para esta temperatura usando el densímetro. Si el líquido es conocido, determinar su valor de tablas.

Llenar la bureta con el líquido, de tal modo que le permita hacer dos marcas en un volumen aproximado de 15 ml, manteniendo cerrada la llave de paso.

Colocar el vaso de precipitados para recibir el líquido que sale de la bureta

Abrir la llave de paso y contar el numero N de gotas para este volumen. Repita el proceso por lo menos 5 veces para el mismo volumen

Repetir los pasos (3) al (7) para otro líquido y completar la tabla

ADQUISICION DE DATOS Y PROCESAMIENTO

TABLA N°1

liquido 1 H2O

T°(°C) 21 ρ (g/cm3) 0.995

r(cm) 1.69x10-6 Prom (N) 20.4

V(cm3) 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml

N 21 20 21 20 20

liquido 2 OH

T°(°C) 23 ρ(g/cm3) 0.878

r(cm) 1.69x10-6 Prom (N) 49.4

V(cm3) 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml

N 50 49 49 49 50

Haciendo uso de la ecuación (3) calcular los coeficientes de tensión superficial de los líquidos usados en la experiencia

α=(5.ρ.g.v)/(19.N.R)

En el agua (H2O)

α=(5.(995 Kg/〖cm〗^3 ).(9.81 m/s^2 ).(〖10〗^(-6) m^3))/(19.(20.4).(1.69x〖10〗^(-3) m))

α=0.0745 N/m

En el alcohol (OH)

α=(5.(878 Kg/〖cm〗^3 ).(9.81 m/s^2 ).(〖10〗^(-6) m^3))/(19.(49.4).(1.69x〖10〗^(-3) m))

α=0.027 N/m

Determinar el error experimental en la determinación de los coeficientes de tensión superficial de los líquidos usados en la experiencia

E%=|(Vt-Vp)/Vt|x100

En el agua (H2O)

E%=|(0.073-0.0745)/0.073|x100

E%=0.02%

En el alcohol (OH)

E%=|(0.03-0.027)/0.03|x100

E%=0.1%

CALCULOS EXTRAS:

∆x=√((Es)^2+(Ea)^2 ) ……(1)

Es=Lm/2 ……(2)

∑_(i=1)^n▒Xi/n=X

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