Tensión superficial
En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.1 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.
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.Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial.
Medida de la tensión superficial [editar]
Tensiómetro portátil de presión de burbuj para la medición de la Tensión Superficial.
Métodos estáticos: la superficie se mantiene con el tiempo [editar]
1) Método del anillo de Noüy: Calcula la F necesaria para separar de la superficie del líquido un anillo. F=
4πR (siendo R el promedio del radio externo e interno del anillo.
2) Método del platillo de Wilhelmy: Medida de la F para separar la superficie de una delgada placa de vidrio. Precisión de 0,1%.
Métodos dinámicos: la superficie se forma o renueva continuamente [editar]
1) Tensiómetro (Método de presión de burbuja): En un líquido a T cte se introduce un capilar de radio R conectado a un manómetro. Al introducir gas se va formando una burbuja de radio r a medida que aumenta la P en el manómetro. Al crecer r disminuye hasta un mínimo, r=R y después vuelve a aumentar. Esto hace posible su uso en ambos, laboratorios de investigación y desarrollo, así como monitoreo del proceso directamente en la planta.
Método de presión de burbuja para la medición de la tensión superficial dinámica.
También se puede medir con un estalagmómetro.
Ecuaciones [editar]
Ecuaciones empíricas que se ajustan a las medidas de a distintas T.
Ecuación de Eötvös: = k/Vm2/3 (Tc-T) k= 2.1 erg/K
Ecuación de Van der Waals: =0(1-T/Tc)n; n=11/9 (liq)=8 (H2O)=1 (metales líquidos)
Para un líquido en equilibrio con su vapor dG= -SdT+VdP+dA suponiendo el sistema cerrado con dn=0. Según la condición de equilibrio termodinámico se cumple que: = (dG/dA)>0. De esta ecuación sacamos que la energía libre de Gibbs disminuye la disminuir el área superficial de un sistema, tratándose este proceso de un proceso espontaneo.
Valores para diferentes materiales [editar]
Tabla de tensiones superficiales de líquidos a 20 °C:
| Material | Tensión Superficial / mN/m o dina/cm) |
|---|---|
| Acetona | 23,70 |
| Benceno | 28,85 |
| Tetracloruro de Carbono | 26,95 |
| Acetato de etilo | 23,9 |
| Alcohol etílico | 22,75 |
| Éter etílico | 17,01 |
| Hexano | 18,43 |
| Metanol | 22,61 |
| Tolueno | 28,5 |
| Agua | 72,75 |
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