Universitat de ValènciaFacultad de Física Logo del portal

Categorias:
Fluidos.
Autores:
raquel niclos corts , guillem pau soria barres
Etiquetas:
tensión superficial, fuerza de tensión superficial, trabajo.
Objetivos:
Observar el efecto de la fuerza de tensión superficial.
Materiales:
  • Bastidor rectangular con un lado móvil.
  • Recipiente con agua jabonosa.
Descripción:

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 (Lef). 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.

Advertencias:

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

Bibliografía:

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.

Ficha:
Demo 127 en pdf