1. IN INTR TROD ODUC UCCI CIÓN ÓN Entre las propiedades físicas del agua se encuentra la tensión superficial la cual es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en su superficie. Todo esto se debe a un peculiar comportamiento el cual actúa como si la superf superfic icie ie del del agua agua estu estuvi viera era encerra encerrada da en una una lámi lámina na elás elástitica. ca. Es una una propiedad que sólo poseen los líquidos, al ser los únicos que tienen una superficie libre. Este fenómeno es posible observarlo casi a diario, cuando lavas una fruta, te sirves cacao en un vaso, lanas una piedra al agua para que rebote, cuando algún mosquito flota sobre el agua.!ebido a la tensión superficial, el agua sube por un capilar a esta capacidad se le conoce como capilaridad. Esto se debe a fueras decir, fueras que unen el líquido" líquido" y a fueras adhesivas, que unen cohesivas, es decir, al líquido con la superficie del capilar. #racias a la tensión superficial del agua que permite permite la capilaridad capilaridad las plantas y árboles pueden transporta transportarr agua desde sus raíces $asta sus ramas más altas, lo que permite la vida en la tierra. %a tensión superficial se manifiesta en varios procesos como son el ascenso del agua en el subsuelo por arriba del nivel freático y en irrigación con la reducción de la tensión superficial mediante la aplicación de productos químicos, químicos, esto es de gran utilidad para una mejor aplicació aplicación n de agroquímicos agroquímicos en fertirriego fertirriego ya que permite permite que el agua se disperse y sea absorbida mejor entre las plantas. En la industria tiene gran importancia para producir detergentes, barnices, pinturas, etcétera. También es relevante para la formación de suelos .&demás muc$os seres vivos requieren de la tensión superficial para poder vivir.
2. OBJ BJET ETIIVOS VOS '. (bserv (bservar ar las propieda propiedade dess de Tensión nsión )uper )uperfic ficial ial y la capila capilarid ridad ad del agua. *. +ono +onoce cerr la impo import rtan ancia cia y aplic aplicac acio ione ness del del uso uso de redu reduct ctor ores es de la tensión superficial del agua. . Establecer Establecer la relación relación entre entre la velocidad velocidad y la altura del ascenso ascenso capilar capilar con la magnitud del espacio que se da mediante la observación del fenómeno en columnas con distintas te-turas de suelo. 3. REVISI REVISIÓN ÓN DE LITE LITERA RAT TURA !e acuerdo con &rteaga Tovar Tovar '//0 la Tensión Tensión superficial es e s la fuera por unidad de longitud que se genera sobre la superficie libre de un líquido, o de contacto entre dos fluidos que no se meclan, debido a las fueras de co$esión que actúan entre las moléculas integrantes de eso fluidos. También define capilaridad como la acción elevación elevación o descenso0 descenso0 de un líquido en un tubo capilar capilar o en situaciones situaciones
físi física cass anál análog ogas as tale taless como como en medi medios os poro porosos sos0, 0, provo provocad cada a por la tens tensió ión n superficial y originada en la relación que presenta la ad$esión entre un líquido y solido con la co$esión del líquido. %os líquidos ascienden en tubos que mojan ad$ ad$es esió ión n 1 co$e co$esi sión ón00 y el meni menisc sco o que que se form forma a será será cónc cóncav avo o fig fig.' .'0, 0, y descienden en tubos a los que no mojan co$esión 1 ad$esión0, en cuyo caso el menisco será conve-o fig.'0 )otelo 2vila '/3/0 define tensión superficial como la resultante de las fueras de co$esión cuya dirección es perpendicular a la superficie libre del líquido a la de contacto entre dos líquidos que no se meclan, se equilibra por la acción de las
Figura 1 Tubos capilares
componentes verticales de la fuera que se genera por dic$as superficies, medida por unidad de longitud perpendicular a una dirección especifica. %a tensión superficial tiene la misma magnitud en todos los puntos de la superficie de frontera y es independiente de la dirección o sólo dependiente de los medios a ambo amboss lado ladoss de la super superfifici cie e de fron fronte tera0 ra0 y de la temp temper erat atura ura.. %a tens tensió ión n superficial $ace inestable la superficie plana de la frontera en que se ejerce, lo cual queda demostrado en la forma esférica que adquiere una gota de líquido cuando se libera $acia el aire y trata de adoptar la mínima superficie e-terior de configuración estable para su volumen. )i un líquido está limitado limitado por una pared sus moléculas moléculas son atraídas no solo por las fueras del medio superior, sino además por la propia pared. El ángulo de contacto se puede obtener a partir de las condiciones de equilibrio de la tensión superficial sobre las fronteras de los tres medios. En la fig. *, se muestran las tensiones superficiales gas contra liquido0, gas contra pared0 y liquido contra pared0, actuando sobre la superficie de frontera.
Figura 2 Capilaridad
Esta condici condición ón es conocid conocida a como la ley de capilarid capilaridad ad y permite permite el ángulo ángulo de ɵ si se conocen las tensiones superficiales de los tres medios. %a tensión superficial una manifestación de las fueras intermoleculares en los líquidos0, junto a las fueras que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. 4uera que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tienda a contraer dic$a superficie. & nivel microscópico, microscópico, la tensión superficial se debe a que las fueras que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. &sí, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fueras de atracción que en promedio se anulan, lo que ocasiona que la molécula tenga una energía bastante baja. )in embargo, en la superficie $ay una fuera neta $acia el interior del líquido. 5ero las partículas del contorno tienen menos partículas vecinas que las interiores y por eso tienen un estado más alto de energía. 5ara el líquido, el disminuir su estad estado o ener energét gétic ico, o, es mini minimi mia arr el núme número ro de part partíc ícul ulas as en su super superfifici cie. e. Energéticamente, las moléculas situadas en la superficie tiene una mayor energía promedio que las situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del sistema será disminuir la energía total, y ello se logra disminuyendo el número de moléculas situadas situadas en la superficie, superficie, de a$í la reducción de área $asta el mínimo posible tal como se muestra en la fig. 0, como resultado de minimiar la superficie, esta asumirá la forma más suave que pueda ya que está probado matemáticamente que las superficies superficies minimian minimian el área por la ecuación de Euler6%agrange Euler6%agrange.. !e esta form forma a el líqu líquid ido o inte intent ntar ará á reduc reducir ir cual cualqu quie ierr curv curvat atura ura en su super superfifici cie e para para disminuir su estado de energía.
Figura 3 Fuerzas de atracción entre las moléculas de Origen de tension superficial
la agua.
El origen de la tensión superficial puede e-plicarse de la siguiente manera7 8na molécula situada en el interior del fluido, es atraída por igual en todas direcciones por las moléculas adyacentes y se encuentran en equilibrio. 5or el contrario las moléculas que se encuentran cerca de la superficie distancias del orden de '96: mm0, el equilibrio se rompe, porque las moléculas son atraídas atraídas más por las moléculas del líquido que por las del aire. Este fenómeno origina una fuera resultante $acia el interior del fluido. )i sobre la superficie libre del líquido se traa una línea cualquiera, la tensión superficial, es la fuera superficial normal a dic$a línea por unidad de longitud7
!onde7 ;< Tension superficial, ; 1 9, ya que para aumentar el estado del líquido en contacto $ace falta llevar más moléculas a la superficie, con lo cual aumenta la energía energía del sistem sistema a y ; eso la cantidad cantidad de trabajo trabajo necesario necesario para para llevar llevar una molécula a la superficie. 4 < fuera resultante % < longitud sobre la que se genera la fuera. +uyas unidades en el ).=. es >?m. 8n fenómeno derivado de la tensión superficial es la capilaridad, cuando las fueras de ad$erencia son mayores que las fueras de co$esión el líquido tiende a subir en un tubo capilar, y viceversa. )e denomina ángulo de contacto @0, al
ángulo formado entre la tangente a la superficie libre del líquido y la tangente a la superficie del sólido adyacente, en el punto de contacto 4igura A0 B )i este ángulo es mayor de /9C se dice que el líquido no moja al sólido. B )i este ángulo es menor de /9C se dice que el líquido moja al sólido. B +on +on el ángu ángulo lo de cont contac acto to y la tens tensió ión n supe superf rfic icia iall se pued puede e estu estudi diar ar la fenomenología del menisco o ascenso capilar.
Propiedades de la tension superficial.
%a tensión superficial depende de la naturalea de las dos fases puestas en contacto que, en general, será un líquido y un sólido. &sí, la tensión superficial será igual por ejemplo para agua en contacto con su vapor, agua en contacto con un gas inerte o agua en contacto con un sólido, al cual podrá mojar o no debido a las diferencias entre las fueras co$esivas dentro del líquido0 y las ad$esivas líquido6superficie0. El valo valorr de la tens tensió ión n supe superf rfic icia iall depe depend nde e de la magn magnititud ud de las las fuer fuera ass intermoleculares en el seno del líquido. !e esta forma, cuanto mayor sean las fueras de co$esión del líquido, mayor será su tensión superficial. 5ara 5ara un líqu líquid ido o dado dado,, el valo valorr de la tens tensió ión n supe superf rfic icia iall dism dismin inuy uye e con con la temperatura, debido al aumento de la agitación térmica, lo que redunda en una menor intensidad efectiva de las fueras intermoleculares. El valo valorr de la tens tensió ión n supe superf rfic icia iall tien tiende de a cero cero conf conform orme e la temp temper erat atur ura a se apro-ima a la temperatura crítica Tc del compuesto. En este punto, el líquido es indist indisting inguib uible le del vapor vapor,, formán formándos dose e una fase fase contin continua ua donde donde no e-iste e-iste una superficie definida entre ambos. Tension Tension superficial del agua a diferentes temperaturas.
Primeros hallazgos
El principio de &rquímedes. )i colocamos sobre agua distintos objetos7 madera, plástico, papel, clavos, cubos de $ielo, veremos que algunos flotan y otros se $unden, como se muetra en la figura D. 5ero esto no depende únicamente del material, la forma que este tenga es otro aspecto importante a tener en cuenta. )i con un mismo mismo troo de plastilina construyes una bola y un disco a$uecado, comprobaremos como el primero se $unde mientras que el segundo flota 4igura D0. 5or la misma raón un clavo de $ierro se $unde y un barco, del mismo material, flota. Este suceso da lugar al principio de &rquímedes.
Figura 5 Flotabilidad de
El principio principio de &rquímedes &rquímedes seala que sobre un cuerpo sumergido sumergido en un líquido actúa una fuera, de abajo $acia arriba conocida como el empuje0, que es igual al peso del líquido desalojado. Furt von >eerga >eergaard ard 'GG36' 'GG36'/A3 /A30. 0. !octor !octor en medici medicina. na. !irigi !irigió ó el =nstit =nstituto uto de Terapéu rapéutitica ca 4ísi 4ísica ca de la 8niv 8nivers ersid idad ad de Húri Húric$ c$.. En '/*/ '/*/ descu descubr brió ió que que se neces necesititab aba a meno menoss presi presión ón para para infl inflar ar un pulm pulmón ón con con líqu líquid ido o que que con con aire aire sugiriendo que la diferencia podría deberse a la e-istencia de tensión superficial en la interfase aire líquido de los alvéolos. También descubrió que la tensión superficial en el pulmón era menor que la que se esperaba para una interfase aire líqu líquid ido o simp simple le y sugi sugiri rió ó la prese presenc ncia ia de algu alguna na susta sustanc ncia ia tens tensoa oact ctiv iva. a. )us )us
invest investig igaci acion ones es sent sentaro aron n las base basess para para el desc descubr ubrim imie ient nto o del del surf surfact actant ante e pulmonar y la e-plicación de la enfermedad de las membranas $ialinas en los nios prematuros.
4. MA MAT TERIALES ERIALES Y METODO METODOS S E-perimento '7
! ! ! ! ! ! ! !
Iecipiente para agua * pipetas &guja Jojas de árbol 5edao de madera !ispositivo de tubos capilares en paralelo Kione- reactivo para par a disminuir la Tensión )uperficial0 &lambre usado como batidor
'.)e llenó el recipiente de agua y se colocaron las agujas, de tal manera que quedaran sobre la superficie. *.+on la misma agua del recipiente, se toma una cantidad indeterminada con la pipeta pipeta y se colocan unas gotas sobre las $ojas de árbol, el pedao de madera y se vertió en los tubos capilares. .)e observa lo que pasa en cada uno de los casos en que se colocó el agua, tomando en cuenta la Tensión Tensión )uperficial del agua. A.En cada una de las muestras de agua se colocó un poco del reactivo para disminuir la Tensión )uperficial y observar lo que sucede en cada uno de los casos. E-perimento *7
! ! ! ! !
!ispositivo con columnas de Kaquelita llenas de diferentes te-turas &rena Jormigón &rcilla Tabla para anotaciones
'. )e prep prepar aró ó el dispo disposi sititivo vo,, en la prim primer era a colu column mna a se coloc colocó ó aren arena, a, en la segunda $ormigón y en la última arcilla. *. )e vert ertió agua gua en el reci recipi pien ente te don donde se coloc olocó ó el disp dispos osit itiv ivo o con con las las diferentes te-turas de suelo. . )e registró registró cada altura altura capilar capilar observada observada por cada cada equipo equipo durante durante D días.
5. RESUL RESULT TADOS Y DISCUSI DISCUSION ON
5uede 5uede definirse definirse como la fuera fuera que ejerce ejerce un líquid líquido o sobre sobre una determi determinad nada a superficie debido a la la e-istencia de una atracción no compensada $acia el interior del mismo sobre las moléculas individuales de la superficie. En la realiación de la práctica se pudo observar una de las propiedades físicas del agua, es decir, la tensión superficial, en el cual se observó en función de una $oja la fuera de co$esión de sus moléculas, mostrado en la figura :.
Figura " tensión
&demás de los dos tipos de comportamientos que q ue presenta p resenta el agua ag ua cuando c uando se le agrego en forma pura a una $oja y cuando se le aadió un rompedor de tensión superficial Kione-0, el cual es utiliado en el campo para poder aplicar abono foliar. &demás se realia el e-perimento de los tubos capilares el cual es un proceso que depende de la tensión superficial, el cual depende de la co$esión del líquido que le confiere la capacidad de subir en un tubo capilar, en dos fases de comportamiento una fue con agua natural y otro meclado con el rompedor de tensión Kione-0, en el cual se pudo ver el comportamiento del agua en los tubos capilares, en el que se pudo ver que entre más angosto sea el diámetro del tubo mayor será la presión capilar y la altura alcanada como se puede ver en la figura 3.
Material
HORMIGON
Material
ARENA
Figura $ tubos capilares
Material
ARCILLA
%ec&a 25)*+)2* 14
2")*+)2* 14
2$)*+)2* 14
&ora 14,* 2 14,* 3 14,1 4 14,2 4 14,3 " 14,4 " 15,3 + 1",1 + 1+,2 1-,3 1-,5 " 2*,1 2 2*,3 * 2*,4 " 13,3 14,* * 14,2 " 15,* * 1",2 * 1",2 5 1$,2 * 1+,1 * 1-,* 3 2*,2 * 12,1 5 15,2 1 1",4 3 1$,2 * 1+,3
ascenso'cm( %ec&a *.** *.** 25)* 25)*+) +)2* 2* 14 1.5* 2.55 2.-* 3.1* 3.35 3.+5 4.*5 4."* 4.-5 5.*5 5.25 5.2" 5.4* ".** ".1* ".1* ".1* ".1* ".1* ".15 ".25 ".25 ".25 ".5* "."5 ".$* ".$* ".$* ".$5
2")* 2")*+) +)2* 2* 14
&ora a ssccenso'cm( 14,* *.** *.** 2 14,* 4.2* $ 14,1 +.3* " 14,2 1*.$* 5 14,3 13.+* " 14,4 15.55 $ 15,* 1$.$* 1 15,2 1-.55 4 15,2 2*.$5 $ 15,4 21.45 " 15,5 22.4* + 1",1 23.35 " 1",4 24.+* " 1",5 25.2* " 1$,1 25.+* 5 1+,3 2+.35 3 1-,4 3*.15 4 1-,5 3*."* 2*,1 3*.$5 3 2*,3 31.1* 1 2*,4 31.4 31.4* * $ 13,3 41.5* + 14,* 41.+* 3 14,1 41.+* + 15,* 41.-* 5 15,5 41.-* * 1",2 42.2* 5 1$,1 42."* $ 1+,2 43.1*
%ec&a 25)* 25)*+) +)2* 2* 14
2")* 2")*+) +)2* 2* 14
&ora 14,* 2 14,* + 14,1 $ 14,2 " 14,3 $ 14,4 + 15,* * 15,2 4 15,3 " 15,5 $ 1",1 5 1",4 $ 1",5 + 1$,1 5 1+,3 5 1-,4 $ 2*,* 1 2*,1 2*,3 1 2*,4 + 13,4 2 14,* 5 15,* 5 15,4 1",2 4 1$,1 3 1+,1 " 1-,* 5 2*,4
ascenso'cm( *.** *.+* 4.** ".1* +.3* -.$* 11.1* 13.2* 14."* 15.$5 1".+5 1+.25 1+.4* 1-.$* 22.5* 24.55 24.+5 24.-5 25.35 25.$5 3".-* 3$.** 3$.15 3$.2* 3$.4* 3+.** 3+.35 3+.5* 3-.1*
2+)*+)2* 14
2-)*+)2* 14
5 1-,3 5 12,* 14,* 5 1",* 1 1",5 * 1$,5 * 1+,3 * 1-,3 * 12,4 $ 14,4 + 1",3 1+,4 4 1-,1 5
".-* ".-* $.** $.**
2$)* 2$)*+) +)2* 2* 14
$.1* $.1+ $.15 $.15 $.3* $.5* $.5*
2+)* 2+)*+) +)2* 2* 14
$.5* $.+* $.-* $.-"
2-)*+)2* 14
+ 1-,* 4 2*,4 * 12,1 5 15,1 + 1",4 4 1$,1 + 1+,3 $ 1-,3 5 12,1 1 14,* * 15,2 $ 1",* 4 1",5 * 1$,3 * 1+,3 * 1-,2 * 12,4 $ 14,4 1",3 $ 1+,3 1-,1 $
43.5 43.5* *
2$)* 2$)*+) +)2* 2* 14
43."5 4$.15 4$.3* 4$.-* 4+.** 4+.1 4+.15 5
2+)* 2+)*+) +)2* 2* 14
4+.35 51.2* 51.5* 51."5 51.+5 51.-* 52.** 52.* 52.*5 5 52.2* 54.5* 54."* 54.+5
2-)* 2-)*+) +)2* 2* 14
* 12,1 $ 15,1 + 1",4 $ 1$,1 + 1+,3 1-,3 5 12,1 2 14,* 3 15,3 * 1",* " 1",5 * 1$,3 * 1+,3 " 1-,3 * 12,4 + 14,4 + 1",3 + 1+,4 * 1-,2 3
55.*5 55.1-
En la real reali iaci ación ón del del e-pe e-peri rime ment nto o de los los disp dispos osititiv ivos os con tres tres colu column mnas as de Kaquelita llenadas con suelos de diferentes te-turas, se observó la altura capilar a lo largo de D días, en el cuadro anterior se pueden observar los diferentes cambios en las alturas de las diferentes te-turas de suelo .
43.15 43.3* 44.1* 44.1* 44.4* 44.55 4".+* 4$.55 4$.+5 4+.** 4+.** 4+.25 4+.25 4+.25 4-.$* 5*.$5 5*.-5 51.15 51.22
/0
"*.** 5*.** 4*.**
y asce nso (c (cm) m)
3*.** 2*.** 1*.** *.** +)24 +) 24)2 )2*1 *14 4
+)25) +) 25)2* 2*14 14
+)2") +) 2")2* 2*14 14
+)2$) +) 2$)2* 2*14 14
+)2+) +) 2+)2* 2*14 14
+)2+) 2-)2 )2*14 *14
+)3* +) 3*)2 )2*14 *14
ASCENSO CAPILAR "*.** 5*.** 4*.** ascenso (cm)
3*.** 2*.** 1*.** *.** +)24)2 +)24 )2*1 *14 4
+)25 +) 25)2 )2*1 *14 4
+)2" +) 2")2 )2*1 *14 4
+)2$ +) 2$)2 )2*1 *14 4
+)2+ +) 2+)2 )2*1 *14 4
+)2+) 2-)2 )2*1 *14 4
días
as asccen enso so''cm(
4igura G ascenso del $ormigón
4igura / ascenso de la arena
as asccen enso so''cm(
as asccen enso so''cm(
+)3* +) 3*)2 )2*1 *14 4
ASCENSO CAPILAR "*.** 5*.** 4*.** ascenso (cm)
3*.** 2*.** 1*.** *.** +)24)2 +)24 )2*1 *14 4
+)25 +) 25)2 )2*1 *14 4
+)2" +) 2")2 )2*1 *14 4
+)2$ +) 2$)2 )2*1 *14 4
+)2+ +) 2+)2 )2*1 *14 4
+)2+) 2-)2 )2*1 *14 4
días
as asccen enso so''cm(
4igura '9 ascenso de la arcilla
4igura '' ascenso de las diferentes te-turas de suelo
as asccen enso so''cm(
as asccen enso so''cm(
+)3* +) 3*)2 )2*1 *14 4
ARCILLA
"*.** 5*.** 4*.**
Y ASCENSO ASCENSO (cm)
3*.** 2*.** 1*.** *.** +)24)2 +)24 )2*14 *14
+)25 +) 25)2 )2*14 *14
+)2" +) 2")2 )2*14 *14
+)2$ +) 2$)2 )2*1 *14 4
+)2+ +) 2+)2 )2*14 *14
+)2+) 2-)2 )2*14 *14
días
En la siguiente figura''. figura''. )e muestran las tres variaciones de la altura capilar de las diferentes te-turas de suelo, en el que podemos observar como la arena alcano la mayor altura seguido de la arcilla y el $ormigón. En la figura anterior se muestra m uestra como la te-tura tiene que ver la cantidad de agua que retiene y la velocidad con que el agua penetra en el suelo, en ello se muestra como la arena siendo el suelo con partículas más pequeas contienen un alto contenido de limo y arcilla y produce que tenga una absorción mayor del agua que la de las l as demás te-turas. 6. CUES CUESTI TION ONA ARI RIO O 1) Con sus !o"#s !o"#s #$#%!# #$#%!#s s & '($'#no '($'#no "(*+'n's "(*+'n's 's,!"%# 's,!"%# '$ '$ ,on,'-o ,on,'-o ' -'ns"n su'!/","#$. )e denomina tensión superficial al fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica. Este efecto se debe a las fueras de co$esión fueras se dan entre moléculas iguales ( entre las moléculas del líquido. %as fueras que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie" en el interior del líquido, una molécula está rodeada de otras moléculas moléculas en todas direcciones direcciones las cuales producen fueras de atracción, de manera que la fuera neta es nula y de esta manera la molécula tien tiene e una una ener energí gía a rela relatitiva vame ment nte e baja baja.. En camb cambio io cerc cerca a de la supe superf rfic icie ie,, las las
+)3*) +) 3*)2* 2*14 14
moléculas solo están rodeadas parcialmente de otras moléculas del líquido, de manera que esto provoca una fuerte atracción neta $acia adentro del líquido así las moléculas en la superficie tienen un estado de energía más alto
Ilstraci!n +# ,iarama de -er.as entre dos mol/clas de n lí*ido
Ilstraci!n "# E$em%lo de tensi!n s%er&cial' na a$a de acero sore n lí*ido#
2) En un ('"o ('"o o!oso o!oso 0' u ''n ''n' ' $# '$o,"# '$o,"# ' #s,'nso #s,'nso ' un $u"o El fenómeno de la capilaridad capilaridad supone el ascenso o descenso descenso de un líquido en un tubo de pequeo diámetro tubo capilar0, capilar0, o en un medio poroso por ej. un suelo0, debido a la acción de la tensión superficial su perficial del líquido sobre la superficie del sólido. Este fenómeno es una e-cepción a la ley $idrostática de los vasos comunicantes, según la cual una masa de líquido tiene el mismo nivel en todos los puntos. %a velo veloci cida dad d de asce ascens nso o de un líqu líquid ido o es dire direct ctam amen ente te prop propor orci cion onal al a la viscosidad del mismo" +omo ejemplo podemos tomar al agua y al almíbar, el agua es un líquido poco viscoso y por lo tanto fluye fácilmente por un medio mientras que el almíbar es más viscoso y por lo tanto fluye con más dificultad.
3) En un -u%o -u%o ,#"$# ,#"$#!! 0u 0u ,u!#,u!#-u! u!## s' !'s'n !'s'n-# -# 'n '$ ('n"s, ('n"s,o o u' u' /o!(# '$ #+u# Y 07o! u -"'n' 's# /o!(# E8$"u' & '(u's-!' (#-'(*-",#('n-' su !'su's-#. En un tubo capilar, la curvatura que presenta el menisco formado por el agua es cóncavo. Esto se origina debido a que las fueras de ad$esión entre las moléculas de un líquido y las paredes del recipiente que lo contiene son mayores que las fueras de co$esión del líquido. En los líquidos que mojan se denomina Llíquido que mojaM a aquel cuyas fueras de ad$erencia son muc$o mayores que las de co$esión0 la resultante de las fueras que actúan sobre las moléculas pró-imas a la pared, está dirigida $acia el interior de la pared véase la figura de la derec$a0, por lo que la forma de la superficie del líquido es cóncava. Nenisco cóncavo0. Iecibe el nombre de ángulo θ de contacto, al formado por la tangente a la superficie del menisco en el punto de contacto con la pared. Este ángulo es agudo cuando el líquido moja y es obtuso cuando el líquido no moja.
%a superficie del menisco en el tubo capilar se puede considerar como un casquete esférico de radio I. %a relación entre el radio del capilar r, el radio del menisco I y el ángulo de contacto θ , es. r < Icos θ
5ara el equilibrio 4ueras descendentes < 4d < 4a
4ueras ascendentes
4d < O < γ v < γ &$ <
γπ D
2
4
$
4a < Tcosθ 5 < Tcos θ ! =gualando γπ D
2
$ < Tcosθ !
4
θ=
6'
cos
γD 4 T
!onde7 γ
< es el peso específico del liquido
! < diámetro del tubo capilar T < 4ueras de co$esión intermolecular del agua θ = 2ngulo
de contacto
Ejemplo7 En un e-perimento, donde se colocó un tubo capilar de .9Gmm en un recipiente con agua a temperatura ambiente. !etermine7 P+uál es el ángulo de contacto entre el agua y el tubo capilarQ PRué figura forma el menisco del agua en el tuboQ θ=
θ=
θ
6'
cos
cos6'
γD 4 T 3
/ m ∗0.0008 m − 4 ( 7.43∗10 )
998 kg
3
< G/.:AS
%a forma del menisco es cóncava >ota7 la forma del menisco no depende de la altura de la columna de agua Apor lo que no se toma en cuenta en el cálculo.
4) En un -u%o -u%o ,#"$# ,#"$#!! 0u 0u ,u!#,u!#-u! u!## s' !'s'n !'s'n-# -# 'n '$ ('n"s, ('n"s,o o u' u' /o!(# '$ ('!,u!"o Y 07o! u -"'n' 's# /o!(# D's,!"%# ,on sus !o"#s #$#%!#s & -#(%"n '(u's-!' (#-'(*-",#('n-' su !'su's-#. En un tubo capilar, capilar, la curvatura que presenta presenta el menisco menisco formado por el mercurio es conve-a. %a conve-idad del menisco surge cuando las fueras de ad$esión
entre las moléculas de un líquido y las paredes del recipiente que lo contiene son menores que las fueras de co$esión del líquido. En los líquidos que no mojan se denomina Llíquido que no mojaM a aquel cuyas fueras fueras de ad$erencia son muc$o mayores que las de co$esión0, la resultante de las fueras que actúan sobre las moléculas pró-imas a la pared, está dirigida $acia el interior del líquido, por lo que la forma de la superficie del líquido será conve-a menisco conve-o0. Ejemplo7 En un e-perimento, donde se colocó un tubo capilar de .9Gmm en un recipiente con mercurio a temperatura ambiente. !etermine7 P+uál es el ángulo de contacto entre el agua y el tubo capilarQ PRué figura forma el menisco del agua en el tuboQ θ=
θ
cos6'
3
/ m ∗0.0008 m 4 (−0.354940 kg / m )
13595 kg
< 'A9.9'S
%a forma del menisco es conve-a
5) D's, D's,!" !"%# %# 'n u u ,# ,#so soss !*, !*,-" -",o ,oss 's ,on ,on'n" 'n"'n 'n-' -'99 n',' n','s# s#!" !"o o o :-"$ :-"$ !'u,"! $# -'ns"n su'!/","#$ '$ #+u# & ,o(o , o(o o!# ;#,'!s'. %os abones y !etergentes ayudan a la limpiea de la ropa al disminuir la tensión superficial superficial del agua, de modo que ésta penetra más fácilmente fácilmente en los poros y las superficies manc$adas. &demás, reducir la tensión superficial es de gran ayuda en la aplicación de fertiliantes, $erbicidas, pesticidas, etc. 5ues de esta manera los químicos que se están aplicando pueden entrar más fácilmente por las estomas de la planta. 8na forma de reducir la tensión superficial es utiliando agentes surfactante, o Uagente activo de superficieU, el cual es capa de disminuir la energía de los enlaces entre las moléculas de agua, o sea reducir la fuera de tensión superficial del del agua. agua. 8n agent agente e tenso tenso activ activo o o de super superfifici cie e surf surfac acta tant nte0 e0 pose posee e en su estructura química dos regiones claramente definidas. %a primera es la porción lipofílica no polar0 que es afín con la mayoría de los compuestos orgánicos no solubles en agua. %a segunda porción es $idrofílica polar0, y está compuesta por una cadena de grupos o-ietileno +J*6+J*6(0, los que tienen afinidad con el agua 4igura '0. %a cantidad de moléculas de o-ietileno en la cadena $idrofílica con relación al número de grupos $idrocarbonados de la región lipofílica se conoce como balance $idrofílico6lipofílico KJ%0
<. CONCLU CONCLUSIO SION N Y RECOMEN RECOMENDAC DACION IONES ES
&l colocar la aguja sobre la superficie del agua se observó el fenómeno de la tensión superficial, ya que esta forma una pequea depresión manteniéndose en reposo sin $undirse. El Kione- es de suma importancia para disminuir la tensión superficial, cuando se aplica un riego con Kione- las plantas captan mejor el agua, debido a que el agua no se queda retenida en las $ojas, es decir, $ay escurrimiento $asta llegar al follaje de las plantas. En cambio en un tubo capilar al agua pura tiene mayor &scenso que el agua con Kione-, y también cabe mencionar que el diámetro de un tubo está en proporción inversa a la ascensión capilar del líquido, siendo así a menor diámetro mayor altura y viceversa. +on +on la apli aplica caci ción ón de esto estoss reduct reductore oress ocasi ocasiona onamos mos la dism dismin inuc ució ión n de las las energías de los enlaces entre las moléculas del agua. &yudando a poder aplicarlo a las plantas por media del abono foliar o para eliminar maleas etc. En cuanto a ascenso del agua presentado en las diferentes te-turas se puede concluir que depende del tamao de las partículas para poder almacenar y retener el agua. 8na posible recomendación consiste en el establecimiento de intervalos de tiempo definidos para la medición y si es necesario durante el transcurso del día, siempre y cuando los alumnos estén de acuerdo y así obtener un mejor análisis del comportamiento de dic$o e-perimento.
