Exp 05 Tension Superficial

MANUAL DE LABORATORIO DE FÍSICA II DPTO. AC. DE FÍSICA INTERDISCIPLINARIA FCF – UNMSM

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Nota

Método de Rayleigh

EXPERIENCIA N° 5

I. OBJETIVO:

Determinar el coeficiente de tensión superficial de los líquidos, según el

método de Rayleigh.

II. EQUIPOS / MATERIALES

1 Soporte Universal 1 Clamp

1 Bureta 1 Termómetro

Líquidos: agua, alcohol, ron 1 Vaso de pirex

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Para que un sistema tienda a estar en estado estable tendrá que tender a

alcanzar el estado de mínima energía potencial. En termodinámica, un

sistema en condiciones isotérmicas tiende a llegar al estado de mínima

energía libre. Por esta razón, la superficie del líquido tiende a reducirse.

La superficie del líquido al contraerse se comporta como una membrana

protectora.

Desde el punto de vista molecular toda molécula que se encuentre al

interior de un líquido sufrirá la acción de fuerzas atractivas de sus vecinas,

por lo que la fuerza neta sobre cada una de ellas será nula. En cambio, las

moléculas que estén en la periferia serán atraídas hacia el interior, para

evitar ello se tensarán; minimizando su área. A esta acción se denomina

tensión superficial.

Exp. N° 5 TENSIÓN SUPERFICIAL

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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 líquido tiene un coeficiente de tensión superficial .

Mientras la gota no se desprenda, 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 tensión superficial alcanza su valor

máximo en el instante justo antes que se desprenda la gota. Se encuentra

que en el momento de desprenderse cumple a la siguiente relación,

(1)

(2)

Donde: m es la masa de la gota,

R es el radio externo de la punta de la bureta, y

es el coeficiente de tensión superficial de líquido.

Debido a que la geométrica de área mínima para un volumen dado tiene

forma esférica, las gotas de agua adoptan la figura esférica.

De la ecuación (1) se podría determinar α , pero como no se ha tenido en

cuenta el trabajo de deformación cilindro–esfera, el valor que se obtendría

no seria exacto. Rayleigh retocó esta expresión, y obtuvo un modo empírico

para determinar α . Rectificó las constantes y encontró

(3)

Sea un líquido de densidad . Si N el número de gotas que hay en el

líquido de volumen V, entonces la masa de cada gota será:

(4)

Por lo tanto, (5)


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IV. PROCEDIMIENTO

1. Monte el equipo, como muestra

el diseño experimental.

La bureta debe estar bien

limpia para asegurar su

funcionamiento.

2. Tiene buretas de 1 mm de

diámetro externo, (si se

desconociera el diámetro se

hará uso del vernier).

3. Cargue la bureta con el líquido

cuya tensión superficial se

desea determinar. Tome dos

niveles de referencia; A y B.

Sugerencia: Utilice 1,2 o 3 ml de

líquido.

¿Qué entiende por tensión

superficial?

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

4. Mida la temperatura del líquido; de preferencia en el interior de la bureta.

Anote el valor correspondiente en la Tabla.

¿Qué sentido tiene medir esta temperatura?

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

5. Coloque el vaso pirex como deposito de descarga del líquido de la bureta.


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6. Cuente el número de gotas de la porción de líquido entre los niveles de

referencia. Repita este procedimiento por lo menos 5 veces. Cada vez

anote en la tabla el número de gotas para el volumen escogido.

¿Para qué hay que contar el número de gotas?

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

7. Repita los pasos anteriores para otros líquidos (puros y/o mezclados)

8. Nuevamente, repita los pasos anteriores para T = 50°C.

V. DATOS Y RESULTADOS

H2O Alcohol Mezcla Líquido

V N ρ V N ρ V N

1

2

3

4

5

Promedio

EXPERIMENTO N° 8 FECHA:

ALUMNO: MATRÍCULA:

VºBº del Profesor


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VI. TAREA

1. ¿Influye la tensión superficial en los fenómenos capilares? Explique.

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

2. Determine si la tensión superficial depende de la temperatura. Explique

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

3. Para el agua ¿Cuándo será ?. ¿Esto se podría generalizar para otros

líquidos?

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

Determine si el coeficiente de tensión superficial, depende de la densidad. …………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

4. Determine si el coeficiente de tensión superficial está relacionado con la

viscosidad.

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

5. De cinco ejemplos de aplicación práctica del fenómeno de tensión

superficial, en el campo de la ciencia y tecnología.

…………………………………………………………………………………………………

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VII. CONCLUSIONES

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

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VIII. SUGERENCIAS / RECOMENDACIONES

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