Laboratorio n02 Tens Superf

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    INDICE

    1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………   3

    1.1. Objetivos

    2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS………………………………………… 4-5

    2.1. Definición 

    2.2. Métodos de la elevación 

    3. DETALLES EXPERIMENTALES………………………………………. 6

    4. CALCULOS Y RESULTADOS………………………………………....7-9

    5. DISCUCIÓN DE RESULTADOS………………………………………. 10

    6. CONCLUSIONES…………………………………………………………  11

    7. RECOMENDACIONES………………………………………………….. 11

    8. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA……………………………………..12

    9. APENDICE

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    I. INTRODUCCIÓN

    La práctica de Tensión superficial nos permite visualizar experimentalmente lavariación de la tensión superficial de los líquidos comparado con la temperatura.

    En 1929, von Neergard (doctor en medicina de la universidad de Zúrich) demostró

    la importancia de las fuerzas de superficie al encontrar que la presión necesaria

    para mantener distendido el pulmón lleno de líquido era inferior a la requerida para

    distender el mismo pulmón lleno de aire. Las fuerzas de tensión superficial

    resultan de la mayor atracción de los líquidos con respecto al aire. Se encuentran

    presente en la interface líquido-aire que se encuentra en los millones de sacos

    alveolares. La tensión superficial es la fuerza que actúa a través de una línea

    imaginaria de1cm de largo en la superficie de un líquido. Esta tensión se debe a

    que las fuerzas de atracción entre las moléculas adyacentes de un líquido se torna

    lo más pequeña posible. Este comportamiento se observa con facilidad en la

    burbuja de jabón soplada en el extremo de un tubo. Las superficies de la burbuja

    se contraen todo lo posible formando una esfera (superficie mínima para un

    volumen dado) y generan una presión que se puede predecir por la

    Ley de Laplace.

    La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la

    penetración de su superficie, la tendencia esférica de las gotas que forman un

    líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de

    objetos u organismos en la superficie de los líquidos.

    1.1. Objetivo

      Determinar la tensión superficial en líquidos mediante el efecto de

    capilaridad.

      Comprobar la dependencia de esta propiedad física con la temperatura.

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    II. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

    2 .1 . Definición: 

    La tensión superficial es una manifestación de las fuerzas atractivas

    que mantienen unidas las moléculas en el liquido (o solido). En la

    interfase líquido y su vapor saturado en el aire, es donde exite la

    tensión superficial. Por lo general, a presión atmosférica.

    Las moléculas que se hallan en la superficie de un líquido son objeto

    de las intensas fuerzas de atracción de las moléculas interiores. Una

    fuerza resultante, cuya dirección se halla en un plano tangente a la

    superficie en un punto particular, actúa para hacer que la superficie del

    líquido sea todo lo pequeña posible. La magnitud de esta fuerza

    actuando perpendicular a una unidad de longitud de una línea en la

    superficie se llama la tensión superficial γ.

    La superficie, o interface, en donde existe la tensión se halla entre el

    líquido y su vapor saturado en el aire, ordinariamente a presión

    atmosférica. Las dimensiones de la tensión superficial son fuerza por

    unidad de longitud y ordinariamente se expresan en el sistema cgs 

    como dinas por centímetro.

    La tensión superficial es una propiedad de una interface.

    Ordinariamente se mide balanceándola a lo largo de cierta línea

    limítrofe, contra una fuerza igual contra la cual puede medirse.

    2 .2 . Metodo de la elevación capilar: 

    En el método de a s c e n s o c a p i l a r    el líquido sube, debido a su

    tensión superficial, en un tubo capilar de pequeño diámetro interno

    sumergido en él (siempre y cuando el líquido moje el tubo). La línea

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    limítrofe circular está localizada en algún punto arriba del menisco y

    tiene una longitud de 2πr, en donde r es el radio interno del tubo. La

    fuerza que hace que el líquido ascienda por el tubo es2πrγ cosθ, en

    donde θ es el ángulo de contacto que se muestra en la figura 1.

    En el equilibrio la fuerza hacia

    abajo mg debido a la gravedad

    impide que el líquido ascienda

    más alto en el capilar. Aquí m

    es la masa del líquido en el

    capilar y g es la aceleración

    de la gravedad. Para un lí-

    quido de densidad ρ que sube a una altura h en el capilar, esta fuerza

    hacia abajo es πr 2 hρg. En el equilibrio esta fuerza está justamente

    balanceada por la fuerza vertical debida a la tensión superficial,

    2πrγ cosθ.

    Para el agua y la mayoría de los líquidos este ángulo de contacto es

    prácticamente cero: esto significa que la superficie del líquido en el

    límite es paralela a la pared del capilar. Haciendo a las dos fuerzas

    iguales, tenemos, para el ángulo cero de contacto,

    2πrγ  = πr 2 hρg (1)

    γ  =½hrρg (2)

    En esta derivación se ha supuesto que el vapor no tiene una densidad

    apreciable en comparación con la del líquido. 

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    V. DISCUCIÓN DE RESULTADOS

    Según Pons Muzzo (1985), la tensión superficial de un líquido en la fuerza endinaspor centímetro de borde de la película que se opone a la expansión de la

    superficie. La experiencia enseña que la tensión superficial es independiente de lo

    que se haya extendido la superficie, lo mismo que de su espesor.

     A continuación se muestran algunos autores que han hallado la tensión superficial

    por varios métodos entre ellos el más conocido, el de capilaridad.

    - Según Fennema (2000), la tensión superficial del agua frente al aire en(N/m) es

    72.75 x 10-3a una temperatura de 20°C.

    - Según Ball (2004), la tensión superficial del agua a 20°C en (N/m) es 72.75 x 10-3.

    - Según Maron y Plutton (2007), a una temperatura de 20°C la tensión superficial

    del agua es 72.75 x 10-3N/m.

    - Según Lewis (1993), la tensión superficial del agua (en N/m) frente al aire a una

    temperatura de 20°C es72.75 x 10-3, y finalmente a 30°C es 71.18 x 10-3 N/m.

     Ahora mostraremos las diferentes tensiones superficiales del agua medido a

    diferentes temperaturas que se obtuvieron experimentalmente:

    T °C  γ( Kg/s^2) 

    20 °C 0.058696

    30 °C 0.051243

    40 °C 0.043758

    Como se puede observar, existe una diferencia grande entre los valores obtenidos

    en laboratorio y los valores teóricos que son exactos (revisado en varias fuentes)

    hasta dos decimales. Estos errores se deben a la precisión de medida de los datos

    ya que no se cuenta con instrumentos más exactos en el laboratorio.

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    VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

    6.1. Conclusiones

      Se comprobó experimentalmente que el valor de la tensiónsuperficialde los líquidos en estudio disminuían al aumentar la

    temperatura.Obteniendo una relación inversamente

    proporcional de tipo lineal entrelas dos variables en estudio.

     

    6.2. Recomendaciones

      Antes de comenzar a trabajar, revisar el equipo y en especial

    los capilares, de tal forma que se encuentren limpios y secos

    para así evitar los posibles errores por interferencia de

    sustancias extrañas como grasas o detergentes que modifiquen

    el valor de la tensión superficial del líquido en estudio. 

      El matraz con capilar debe tener una escala de medición para

    evitar posible errores en la medición de la elevación capilar,

    además debe ser calibrado con un líquido de tensión superficial

    conocida, para estos propósitos debería excluirse el agua.

      Los líquidos en estudio se deben encontrar libre de impurezas y

    de agentes que puedan afectar el valor de su tensión

    superficial.

      Al momento de sumergir el matraz con tubo capilar (con el

    líquido adentro) al baño maría evitar que se contamine con el

    refrigerante, de ser así volver a repetir el experimento.

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    VII. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA

    BALL, D. 2004. Fisicoquímica. International Thomson Editores, S.A. México.

    FENNEMA, O. 2000. Química de los Alimentos. Editorial Acribia, S.A. Zaragoza. España.

    LEVINE, I. 1996. Fisicoquímica vol.1. Mc Graw-Hill / Interamericana España, S.A. CuartaEdición. España.

    LEWIS, M. 1993. Propiedades físicas de los Alimentos y de los Sistemasde procesado.Editorial Acribia. Zaragoza. España.

    MARON S. 1982. Fundamentos de fisicoquímica. Editorial Limusa, S.A. Grupo NoriegaEditores. México.

    MUZZO PONS, G. 1985. Fisicoquímica. Universidad Nacional Mayor de San Marcos.Sexta Edición. Lima. Perú