INFORME DE CAPILARIDAD

CAPILARIDAD

HAYDER ANTONIO PALMA ZARCO

Presentado a la ingeniera ANA GARRIDO en la asignatura de LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS

CORPORACION UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC.

FACULTAD DE INGENIERÍAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BARRANQUILLA

2012 

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN 3

1. OBJETIVOS 4

1.1. OBJETIVO GENERAL 4

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4

2. MARCO TEÓRICO 5

3. MATERIALES Y EQUIPOS 9

4. PROCEDIMIENTO Y MONTAJE 10

5. DATOS OBTENIDOS 11

6. CALCULOS Y RESULTADOS 12

6.1. CALCULOS 12

7. ANÁLISIS 14

7.1. ANÁLISIS MATEMÁTICO 14

7.2. ANÁLISIS FISICO 14

7.3. ANÁLISIS DE PREGUNTAS 14

8. CONCLUSIONES 17

BIBLIOGRAFÍA 18

INTRODUCCIÓN

En mecánica de fluidos, se estudian las propiedades y comportamiento de los fluidos, para ello, se realizan experiencias que permitan conocer el comportamiento a nivel macro de las distintas sustancias.

Es importante conocer la capilaridad de los fluidos para saber cómo podemos utilizarlos para distintas tareas en la industria y construcción.

Una manera de obtener la capilaridad de los fluidos, es por medio una experiencia que involucra unos tubos para poner a prueba los líquidos, llamados tubos capilares, esta prueba consiste en introducir dichos tubos y observar que tanto sube el líquido a través de ellos por el fenómeno de capilaridad y por medio de esa distancia y un modelo matemático llamado la ley de Jurín se pueden realizar cálculos que permitan saber cómo se da la capilaridad.

1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL

Determinar la capilaridad producida por varios líquidos para tubos capilares de varios tamaños, a una presión atmosférica determinada y temperatura determinada.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conocer las características y propiedades de los fluidos.

Aplicar la ley de Jurín para la el cálculo del ángulo de contacto de los líquidos.

Identificar el comportamiento de la capilaridad de los fluidos para diferentes diámetros capilares.

2. MARCO TEÓRICO

Capilaridad

La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular (o cohesión intermolecular) entre sus moléculas es menor a la adhesión del líquido con el material del tubo (es decir, es un líquido que moja). El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y ésta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin utilizar energía para vencer la gravedad.

Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar (como el caso del mercurio), la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior, y su superficie es convexa.

Efectos de capilaridad.

Tubo capilar Un aparato comúnmente empleado para demostrar la capilaridad es el tubo capilar; cuando la parte inferior de un tubo de vidrio se coloca verticalmente, en contacto con un líquido como el agua, se forma un menisco cóncavo; la tensión superficial succiona la columna líquida hacia arriba hasta que el peso del líquido sea suficiente para que la fuerza de la gravedad se equilibre con las fuerzas intermoleculares.

El peso de la columna líquida es proporcional al cuadrado del diámetro del tubo, por lo que un tubo angosto succionará el líquido en una longitud mayor que un tubo ancho. Así, un tubo de vidrio de 0,1 mm de diámetro levantará una columna de agua de 30 cm. Cuanto más pequeño es el diámetro del tubo capilar mayor será la presión capilar y la altura alcanzada. En capilares de 1 µm (micrómetro) de radio, con una presión de succión 1,5 × 10^3 hPa (hectopascal = hPa = 1,5 atm), corresponde a una altura de columna de agua de 14 a 15 m.

Dos placas de vidrio que están separadas por una película de agua de 1 µm de espesor, se mantienen unidas por una presión de succión de 1,5 atm. Por ello se rompen los portaobjetos humedecidos al intentar separarlos.

Entre algunos materiales, como el mercurio y el vidrio, las fuerzas intermoleculares del líquido exceden a las existentes entre el líquido y el sólido, por lo que se forma un menisco convexo y la capilaridad trabaja en sentido inverso.

Las plantas succionan agua del terreno por capilaridad, aunque las plantas más grandes requieren de la transpiración para desplazar la cantidad necesaria.

Ley de Jurin

La ley de Jurin define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de líquido y la fuerza de ascensión por capilaridad. La altura h en metros de una columna líquida está dada por la ecuación:

h=(4σ cos⁡θ)/δD

Donde:

σ = tensión superficial interfacial (N/m)

θ = ángulo de contacto

D = diámetro del tubo (m)

δ = peso específico del liquido (N/m^3)

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

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