Por: María Alejandra Piedrahita Ospina

Formas de medir la tensión superficial

1. Método de placa de Wilhelmy

El método consiste en introducir una placa lisa de platino y geometría conocida dentro de un recipiente con el líquido a evaluar, la placa se sostiene con un soporte y se sujeta a un dinamómetro, posteriormente se desliza hasta tocar el líquido y se mide con la balanza la fuerza que ejerce el fluido hacia la placa. Por medio de la siguiente ecuación se calcula la tensión superficial γ . La fuerza ejercida es:

F=mg=2(l+d )γ

Donde l es la longitud de la placa, d su espesor, γ la tensión superficial y F la fuerza en el dinamómetro. Es un método sencillo y de precisión moderada (0.1 dina/cm), a continuación se presenta una ilustración de como seria el experimento. [1]

2. Método del anillo

Es similar al método de la placa de Wilhelmy, consiste en deslizar un anillo hasta la superficie de un fluido en un recipiente y medir con un dinamómetro sujeto al anillo la fuerza requerida para separar el anillo de la superficie. Para lograr la efectividad del experimento el anillo debe tener una geometría conocida y debe estar totalmente mojado, este método tiene una menor incertidumbre que el método de la placa de Wilhelmy por lo que se obtiene un resultado mas aproximado. La tensión superficial en este experimento esta dada por la ecuación:

γ= F4 πR

Donde F es la fuerza dada por el dinamómetro, R será el radio del anillo y γ la tensión superficial. La siguiente ilustración muestra un ejemplo del experimento [1]

3. Método de la gota pendiente

El método de la gota pendiente consiste en dejar suspendida una gota de un tubo capilar, y posteriormente tomar una imagen de la gota con un buen equipo; se amplia

la imagen y se mide el diámetro máximo DE, el diámetro menor Dsy la distancia hasta

la base de la gota DE. El cálculo de la tensión superficial se hace por medio de una

ecuación diferencial ordinaria de segundo orden no lineal, la integración de dicha ecuación proporciona la siguiente formula más sencilla:

γ=∆ ρ∗g¿ R0

2

β

Donde β y R0 son parámetros de la ecuación, ∆ ρ es la diferencia de densidad entre la

gota y su alrededor, g es la aceleración de la gravedad y R0 es el radio de curvatura

de curvatura de la base de la gota, este ultimo definido por la siguiente ecuación:

R0=DE

2∗(0.9987−0.1971 β−0.0734 β2−0.34708 β3 )

El parámetro β es un polinomio de tercer grado, a continuación se muestra una imagen representativa de la gota [1] [2]:

4. Método de la gota giratoria

Consiste en introducir una gota dentro de un fluido que contenga otro fluido más denso que el de la gota, y se somete a rotaciones rápidas, la fuerza centrifuga proporciona un alargamiento axial de la gota y a esta deformación se opone la tensión superficial. La ecuación para calcular la tensión superficial en este experimento es:

γ=5.22∗105( d3∗∆ ρp2 )Donde ∆ ρ es la diferencia de densidad entre los dos fluidos, d es el diámetro de la gota, p es el periodo de rotación. Este método tiene la ventaja de tener una buena precisión y se usa usualmente con presiones ultra bajas. La siguiente imagen muestra como seria el experimento [1]

5. Método de presión máxima de burbuja

Consiste en conectar un pequeño conducto capilar entre un recipiente que pueda comprimir un gas y otro que contenga un fluido, posteriormente se comprime el gas y en el recipiente con el fluido aparecerá una pequeña burbuja por el conducto capilar. Con un manómetro conectado al conducto se mide la cabeza de presión en el interior

de la burbuja y con una regla se mide la presión en el interior del fluido cercano a la burbuja, por medio de la siguiente ecuación basada en la diferencia de presiones en el interior y exterior de la burbuja se puede hallar la tensión superficial.

γ= Rg2

(ρmhm−ρh )

Donde R es el radio de la burbuja, g es la gravedad, ρm densidad del fluido de la

burbuja, ρ densidad del fluido, hm es la altura alcanzada medida en el manómetro del

conducto y h es la altura medida en el recipiente, la siguiente imagen ilustra el experimento [1] [3].

Bibliografía

[1] R. Salager, «Universidad de los Andes,» 2005. [En línea]. Available: http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S203_Tension.pdf. [Último acceso: 2013].

[2] Universidad del pais Vasco, «Medida de la tensión superficial mediante por el procedimiento de la burbuja,» 2011. [En línea]. Available: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/tension/burbuja/burbuja.htm. [Último acceso: 2013].

[3] Universidad del pais Vasco, «Tensión superficial en los líquidos,» 2011. [En línea]. Available: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/tension/introduccion/introduccion.htm. [Último acceso: 2013].