CAPILARIDAD (1)

Vista previa del material en texto

ESCUELA 
SUPERIOR 
POLITÉCNICA DE 
CHIMBORAZO
ING. PAOLA OCAÑA 
VISCOSIDAD 
TENSIÓN SUPERFICIAL 
CAPILARIDAD
TENSIÓN 
SUPERFICIAL
Fenómeno físico en el que la superficie de un
líquido se comporta como una membrana elástica
• Tensión superficial = fuerza / unidad de longitud 
ejercida por una superficie.
• Es decir la cantidad de energía necesaria para 
estirar o aumentar la superficie de un líquido por 
unidad de área (manifestación de fuerzas 
intermoleculares)
TENSIÓN SUPERFICIAL: Fuerzas que se originan en la superficie libre de un líquido
• Este tipo de fuerzas son las responsables de fenómenos: Insectos camines sobre el agua o que se origine el
efecto de capilaridad.
• ORIGEN: Es un desbalance que existe en las moléculas que están en la superficie del líquido
A) Como todas las moléculas del líquido tienen el mismo componente de atracción, existe simetría en las
fuerzas (las de un lado se contrarrestan con las del otro) ya que existe líquido en todas direcciones y generan
un equilibrio
B) En la superficie no hay simetría, por un lado atracción con el aire, mientras que por el otro lado atracción
con el mismo líquido Las fuerzas de atracción con el aire son menores a las fuerzas con el propio líquido, por
lo que existe una fuerza resultante hacia adentro y hacia los costados y es esta fuerza la que origina la
tensión superficial.
PROPIEDADES
1. Se ejerce con igual intensidad en todas direcciones (líneas de acción), ya que
dividimos la fuerza por unidad de longitud
2. No depende de la extensión o espesor de la membrana del líquido
3. Varía con la temperatura, con la superficie de contacto (material que hace
contacto) y con el tipo de líquido
METODOS DE MEDICIÓN 
1. El anillo de Du Nouy 
2. Pesada hidrostática 
3. La gota colgante 
4. Ascensión capilar 
5. El plato de Wilhelmy 
CAPILARIDAD
Tendencia de los líquidos a ascender por un
tubo estrecho en contra de la fuerza de
gravedad. Es resultado de dos tipos de fuerza.
Elevada fuerza de adhesión
Corresponden a la fuerza o atracción
intermolecular hacia moléculas distintas
(superficie que este en contacto)
Genera un aumento del nivel en los extremos
del recipiente.
Adhesión > Cohesión→ ↑ L (Moja)
Adhesión < Cohesión → ↓ L (No moja)
Alcanzar equilibrio Adhesión = Cohesión
Elevada fuerza de cohesión
Corresponden a la fuerza o atracción 
intermolecular hacia moléculas semejantes
VISCOSIDAD
Consideremos el flujo de un gas a través de un
conducto a presión. Algunos gases fluyen más
fácilmente que otros, y la propiedad que caracteriza la
resistencia del flujo es la viscosidad, representada
por el símbolo ƞ(eta griega minúscula).
¿Qué hace la viscosidad con el momento lineal?
La figura proporciona una vista de un corte que separa
el flujo de un gas entre dos placas. Se puede demostrar
experimentalmente que la velocidad del gas, vx, es
mayor en medio entre las placas y decrece conforme el
gas se aproxima a cualquiera de las placas con vx = 0 en
el límite de la placa. Por tanto, existe un gradiente de vx
según la coordenada ortogonal a la dirección del flujo.
Como el momento lineal en la dirección x es mvx,
también debe existir un gradiente de momento lineal.
Suponemos que el flujo de gas es un flujo laminar, significando que el gas se puede
descomponer en capas de rapidez constante. Este régimen existe para la mayoría
de los gases y algunos líquidos para los que la velocidad de flujo no es demasiado
elevada. A velocidades de flujo elevadas, se alcanza el régimen de flujo turbulento
donde las capas se entremezclan de forma que no se puede llevar a cabo una
disección clara del gas en términos de capas de la misma rapidez.
La transferencia de momento lineal tiene lugar porque una partícula de una capa
de momento colisiona con el plano de flujo y, por tanto, le transfiere su
momento a la capa adyacente.
Ƞ representa la viscosidad del gas, dada en términos de los 
parámetros deducidos a partir de la teoría cinética de los 
gases. Las unidades de viscosidad son el poise (P) o 0.1 kg 
m−1 s−1. Nótese la cantidad 0.1 en la conversión a las 
unidades SI. Las viscosidades generalmente se dan en 
µP(10−6 P) para los gases y cP (10−2 P) para los líquidos.
Ley de Poiseuille
Flujo de un líquido a través de un tubo redondo en condiciones de flujo laminar.
r es el radio del tubo a través del cual fluye el fluido; ƞ es la viscosidad del fluido; y el factor
entre paréntesis representa el gradiente de presión macroscópico en la longitud del tubo.
Nótese que la velocidad a la que fluye el flujo depende del radio del tubo y es inversamente
proporcional a la viscosidad del fluido. Como anticipamos, a más viscosidad del fluido
menor velocidad de flujo. El flujo de un gas ideal a través de un tubo viene dado por:
L es la longitud del tubo, P2 y P1 son las presiones a la entrada y salida del tubo, 
respectivamente y P0 es la presión a la que se mide el volumen (y es igual a P1 si el 
volumen se mide al final del tubo).
Viscosímetro de Ostwald
Para determinar la viscosidad se mide el tiempo que transcurre para que el
nivel de líquido caiga desde la marca de nivel “alta” a la marca de nivel “baja”
y el fluido fluya a través de un capilar fino que asegura el flujo laminar. La
presión que dirige el líquido a través del capilar es ρgh, donde ρ es la
densidad del fluido, g es la aceleración de la gravedad, y h es la diferencia de
niveles del líquido en las dos secciones del viscosímetro. Debido a que la
diferencia de altura evolucionará conforme fluya el líquido, h representa una
altura media.
Difusión en líquidos y viscosidad de líquidos
Brown tomó granos de polen de ∼5 µm de diámetro suspendidos en agua y usando
un microscopio fue capaz de ver que las partículas estaban “muy evidentemente en
movimiento”. Después de llevar a cabo los experimentos para mostrar que el
movimiento no era de convección o evaporación, Brown concluyó que el
movimiento estaba asociado a las partículas mismas. Este movimiento
aparentemente al azar de los granos de polen se refiere como movimiento
browniano, y este movimiento es realmente la difusión de una partícula grande en
disolución.
Einstein en 1905, demostró que cuando se promedia para numerosas colisiones de
partículas de fluido, el desplazamiento cuadrático medio de la partícula en una
cantidad específica de tiempo, t, viene dada por
donde k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura. Si la partícula que sufre
difusión es esférica, el coeficiente de fricción está dado por
el término entre paréntesis es el coeficiente de difusión, D, dado por
Ecuación de Stokes-Einstein 
Para la difusión de una partícula esférica. Esta ecuación establece que el
coeficiente de difusión depende de la viscosidad del medio, el tamaño de la
partícula y la temperatura. Esta forma de la ecuación de Stokes-Einstein es
aplicable a la difusión en disolución, cuando el radio de la partícula que se difunde
es significativamente mayor que el radio de una partícula líquida. Para la difusión de
una partícula en un fluido de tamaño similar, los datos experimentales demuestran
que la Ecuación se modifica como sigue:
	Diapositiva 1: ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
	Diapositiva 2: TENSIÓN SUPERFICIAL
	Diapositiva 3
	Diapositiva 4: PROPIEDADES
	Diapositiva 5: METODOS DE MEDICIÓN 
	Diapositiva 6
	Diapositiva 7: CAPILARIDAD Tendencia de los líquidos a ascender por un tubo estrecho en contra de la fuerza de gravedad. Es resultado de dos tipos de fuerza. 
	Diapositiva 8
	Diapositiva 9: VISCOSIDAD
	Diapositiva 10: 
	Diapositiva 11
	Diapositiva 12
	Diapositiva 13: Ley de Poiseuille
	Diapositiva 14
	Diapositiva 15: Viscosímetro de Ostwald
	Diapositiva 16: Difusión en líquidos y viscosidad de líquidos
	Diapositiva 17
	Diapositiva 18
	Diapositiva 19: Ecuación de Stokes-Einstein 
	Diapositiva 20