Tensión superficial de película de jabón

Categories:

Fluids.

Autors:

raquel niclos corts , guillem pau soria barres

Etiquetes:

tensión superficial, fuerza de tensión superficial, trabajo.

Objectius:

Observar el efecto de la fuerza de tensión superficial.

Materials:

Bastidor rectangular con un lado móvil.
Recipiente con agua jabonosa.

Descripció:

La tensión superficial es un fenómeno que aparece en las interfases líquido – líquido, líquido – gas, o líquido – sólido.

Existen muchos ejemplos cotidianos donde se presenta el fenómeno de la tensión superficial, especialmente en la interfase entre líquido (agua) y gas (aire): insectos sobre la superficie del agua (p.ej. los zapateros) o un clip que se encuentra flotando a pesar de que su densidad es mayor que la del agua.

zapateros

Clip flotando

Podemos relacionar la tensión superficial $\sigma$ con la fuerza de tensión superficial $F_{\sigma}$ .

Tomamos un bastidor plano rectangular de lados L y X con un lado móvil y lo sumergimos en agua jabonosa, de modo que se forma una película entre sus cuatro lados.

Al sacarlo, el líquido produce una fuerza sobre el lateral móvil de longitud L y lo desplaza una distancia dx, realizando un trabajo dado por: $dW= -F_{\sigma }dx$

A su vez podemos usar la expresión del trabajo necesario para incrementar una superficie S en una cantidad $\Delta S$ : $dW= -2\sigma dS$ donde $\sigma$

se denomina coeficiente de tensión superficial o simplemente, tensión superficial (ponemos 2, pues tenemos dos interfases en la lámina).

Igualando ambas expresiones y escribiendo dS = Ldx, nos queda: $F_{\sigma }=2\sigma L$

Es decir, la fuerza es igual al producto de la tensión superficial por el perímetro de contacto a través del cual se produce el crecimiento superficial (L_ef). Aquí se ha obtenido para un caso particular, pero tiene validez general:

$F_{\sigma }=2\sigma L_{ef}$

Para medir tensiones superficiales, podemos usar esta expresión en lugar de la definición de $\sigma$ , pues es más fácil medir una fuerza y una longitud que un trabajo y una superficie.

Advertiments:

Sumergir adecuadamente el bastidor en agua jabonosa para que el lado móvil no ejerza fricción sobre este.

Bibliografia:

Física: Diplomatura en Óptica y Optometría. José Antonio Martínez Lozano, Manuel Dolz Planas, y María Pilar Utrillas Esteban. Ed. Gómez Coll, S.L. Servicios Editoriales, 2005.

Fitxa:

Demo 127 en pdf