Ensayo, UNAM [PDF]

Zitiervorschau

Universidad Nacional Autónoma de México

Tensión superficial

Avila Pérez Rosa Vianey

November 2, 2018

Tensión superficial La tensión superficial es una propiedad de la superficie de un liquido que permite soportar una pequeña fuerza externa, lo cual implica que el líquido tiene una resistencia al cambio de su superficie. Y, ya que una molécula que está en contacto "con su vecina" se encuentra en un estado menor de energía que si no estuviera en contacto con dicha vecina, se tiene que las moléculas en la superficie tienen un estado más alto de energía. Para el líquido, el disminuir su estado energético, es minimizar el número de partículas en su superficie, y como la tendencia del sistema es a disminuir la energía total, se tendrá que habrá una reducción de área hasta el mínimo posible.Este fenómeno se presenta principalmente en objetos o insectos que son menos densos, p. ej., el mosquito de agua es uno de los insectos acuáticos más comunes y altamente adaptados, es capaz de caminar sobre el agua debido a su estructura, la cual le generar una fuerza propulsora, y así, deslizarse por el agua. De igual manera, la tensión superficial es importante, debido a que es un buen indicador de la composición de una muestra líquida. Si una mezcla líquida se contamina o cambia su composición de modo no deseado, se producirán cambios en su tensión superficial. Otra manera de definirlo, es verlo como un fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica, esto es por consecuencia de la atracción de las moléculas en la superficie, las cuales no están directamente en contacto con las demás moléculas desde todo punto, por lo cual, aquellas que se encuentran en la superficie tienen una mayor fuerza de cohesión (fuerza que se da entre moléculas iguales) entre sí. Esta es la razón por la cual es más fácil para un objeto moverse a través del líquido que sobre la superficie. La tensión superficial, junto a las fuerzas de adhesión (fuerzas entre moléculas diferentes) entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. También es importante mencionar, que la temperatura juega un papel importante en el valor de la tensión superficial. Propiedades Experimentalmente, se ha obtenido que la fuerza neta vertical que se aplica sobre un objeto que descansa en la superficie del agua, es proporcional a la longitud de la línea de contacto entre ambos. A esta constante de proporcionalidad se le llama "coeficiente de tensión superficial", el cual es diferente para cada sustancia. Tomando en cuenta que el coeficiente de 1

superficial se representa con la letra "α", y que tiene unidades de tensión  N , se enlistan las siguientes propiedades: m • La tensión superficial depende de la temperatura, disminuyendo a medida que esta aumenta. Esto se debe a que las fuerzas de atracción entre las moléculas de los líquidos decrecen al aumentar la temperatura, por lo tanto la tensión superficial decrece con el incremento de la misma. El valor de α tiende a cero conforme la temperatura se aproxima a la temperatura crítica del compuesto, punto en el cual el líquido es indistinguible del vapor. • Se tiene que α, también puede interpretarse como un trabajo por unidad de área, ya que Jm−2 = (N m)m−2 = N m−1 Y, además, α > 0, ya que para aumentar el área (dA > 0) se requiere realizar trabajo (dW > 0) sobre el sistema. • El valor de α depende de la magnitud de las fuerzas intermoleculares del líquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión de líquido, mayor será su tensión superficial. Bibliográfia 1. W. M. Bush, John, L. Hu, David. (2010). Walking on water. Physics today. 2. W. M. Bush, John. (2011). Surface tension. Research Gate. 3. Penner, A. Raymond. (2000). Suspension of a disk on a surface of water. American Journal of Physics 68, 549. 4. Lam, L. (1972). Principles of fluid mechanics. Taipei: Central Book.

2