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TENSIÓN SUPERFICIAL Introducción Los líquidos tienen un volumen fijo. Sin embargo, su forma varía (cambia el área de la superficie que los envuelve): se adaptan al recipiente (ocupando la zona más baja por gravedad) dejando una superficie libre (no totalmente plana) o adoptan formas especiales: gotas, pompas y burbujas. Molécula en la superficie Molécula en el interior 5.1 Tensión superficial y ley de Laplace Las fuerzas superficiales (cohesión: líquido-líquido, adhesión: líquido-sólido) son responsables de muchos fenómenos con interés biológico, basadas en los conceptos de tensión superficial y capilaridad 5.1 Tensión superficial Cada molécula de un líquido está rodeada por otras: la atracción en todas direcciones se compensa en cada punto, excepto en la superficie, donde la resultante es una atracción neta hacia el interior. El líquido tiende a cohesionarse (no dispersarse) y a minimizar su superficie (formar gotas). La superficie se comporta como una película que ofrece resistencia a su deformación y por tanto a romperse. 5.1.1 Tensión superficial Para cuantificar esta fuerza de cohesión consideremos una estructura de alambre con un lado deslizante, en la que se coloca una capa de líquido. Fr F − r S l El líquido tratará de minimizar la superficie S ejerciendo una fuerza F sobre el lado deslizante, que podemos medir. Se observa que: • γ es una propiedad del líquido. • F depende de l (longitud del cable deslizante) pero no de la superficie S (a diferencia de una membrana elástica). • Se introduce un factor 2 porque hay dos superficies (por ejemplo un líquido en un plato tiene sólo una).

Tensión Superficial

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TENSIN SUPERFICIALIntroduccinLos lquidos tienen un volumen fijo. Sin embargo, su forma vara (cambia el rea de la superficie que los envuelve): se adaptan al recipiente (ocupando la zona ms baja por gravedad) dejando una superficie libre (no totalmente plana) o adoptan formas especiales: gotas, pompas y burbujas. Molcula en la superficie Molcula en el interior 5.1 Tensin superficial y ley de Laplace Las fuerzas superficiales (cohesin: lquido-lquido, adhesin: lquido-slido) son responsables de muchos fenmenos con inters biolgico, basadas en los conceptos de tensin superficial y capilaridad5.1 Tensin superficial Cada molcula de un lquido est rodeada por otras: la atraccin en todas direcciones se compensa en cada punto, excepto en la superficie, donde la resultante es una atraccin neta hacia el interior. El lquido tiende a cohesionarse (no dispersarse) y a minimizar su superficie (formar gotas). La superficie se comporta como una pelcula que ofrece resistencia a su deformacin y por tanto a romperse.5.1.1 Tensin superficialPara cuantificar esta fuerza de cohesin consideremos una estructura de alambre con un lado deslizante, en la que se coloca una capa de lquido. Fr F r S l El lquido tratar de minimizar la superficie S ejerciendo una fuerza F sobre el lado deslizante, que podemos medir. Se observa que:

es una propiedad del lquido. F depende de l (longitud del cable deslizante) pero no de la superficie S (a diferencia de una membrana elstica). Se introduce un factor 2 porque hay dos superficies (por ejemplo un lquido en un plato tiene slo una).La tensin superficial es la fuerza por unidad de longitud que ejerce una superficie de un lquido sobre una lnea cualquiera situada sobre ella (borde de sujecin). La fuerza debida a la tensin superficial es perpendicular a la lnea y tangente a la superficie. La tensin superficial tambin es la energa por unidad de rea que se necesita para aumentar una superficie: Esto puede verse cuando se introducen un anillo de alambre y un hilo en forma de bucle en una disolucin jabonosa y a continuacin se sacan:

La tensin superficial tambin es la energa por unidad de rea que se necesita para aumentar una superficie:

5.1.2 Formacin de burbujas, gotas y pompas: ley de LaplaceBurbuja: separa la fase lquida (fuera) de la fase gaseosa (dentro): agua hirviendo. Gota: lquido dentro y gas fuera. Pompa: pelcula de lquido que separa el gas de dentro del de fuera (pompas de jabn).

Hallemos el equilibrio mecnico de una pompa de radio r formada por una pelcula de lquido de tensin superficial : La fuerza debida a la diferencia de presiones interior y exterior tiende a aumentar el tamao de la pompa. La fuerza debida a la tensin superficial que tiende a minimizar el rea de la pompa.

Mtodo de Rayleigh Del anlisis de la dinmica presente en la formacin de una gota que se desprende de un tubo cilndrico de radio R, para un lquido que tiene un coeficiente de tensin superficial ; se observa que mientras la gota no se desprenda, tomar una forma tal que la componente vertical de la fuerza de tensin superficial se equilibra con su peso; la componente vertical de la fuerza de tensin superficial alcanzar su valor mximo en el instante justo antes de que la gota se desprenda; en el momento que se desprende se cumple a la siguiente relacin:

Donde: m es la masa de la gota, R es el radio externo de la punta de la bureta, y es el coeficiente de tensin superficial de lquido. Debido a la condicin de mnimo, las gotas de agua adoptan la forma esfrica. A partir de la ecuacin (1) se podra determinar , pero como ah no se ha tenido en cuenta el trabajo de deformacin cilindroesfera, el valor que se obtuviera no sera exacto. Rayleigh retoc esta expresin, y encontr un modo emprico para determinar . Rectific las constantes y lleg a la ecuacin:

Considerando un lquido de volumen V, de densidad , y que en l hay un nmero N de gotas, la masa de cada gota ser: