Fenomenos_superficiales

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fenomenos superficiales 
Sandra Curioso Garcia 
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA 
E.A.P. INGENIERIA AGROINDUSTRIAL 
ALUMNO: Sandra Nicole Curioso Garcia 
CURSO: Fisicoquimica 2
PROFESOR: Figueroa Tauquino, Anibal Fortunato
TRABAJO: Fenómenos Superficiales
FECHA: 2 de marzo del 2019
Lima- Perú
ÍNDICE 
INTRODUCCIÓN:	4
Fenómenos superficiales	5
Concepto de tensión superficial:	5
Sustancias que modifican la tensión superficial	5
Ángulo de contacto	5
Ley de Laplace	6
Ley de Tate. Cuentagotas	9
BIBLIOGRAFÍA:	11
INTRODUCCIÓN:
Existen determinados fenómenos físicos (ascensos capilares como formación de gotas, formación de pompas, flotabilidad del acero o aluminio en agua, etc.) que solo pueden ser explicados si tenemos en cuenta que las superficies libres de los líquidos se comportan de un modo distinto cómo lo hacen liquido alejado de la superficie. 
para justificar estos fenómenos tendremos en cuenta las interacciones entre moléculas (fuerzas de van der waals , gravitacionales, etc), y para ello consideramos una molécula en el seno del fluido y una molécula de superficie. 
Fenómenos superficiales  
Concepto de tensión superficial: 
Llamamos coeficiente de tensión superficial, σ, de un líquido(en rigor habría que decir de una interfase) al coeficiente de proporcionalidad en el trabajo dW realizado sobre una superficie, y el incremento dS que se produce en el valor de la misma. Por tanto: 
Unidades: S.I. J/m2= N/m
 c.g.s. ergio/cm2 = dina/cm
 1N/m=103 dinas/cm
Sustancias que modifican la tensión superficial 
 Reciben el nombre de sustancias tensioactivas, y deberán actuar necesariamente sobre la superficie del líquido. Las sustancias solubles se diluyen en el seno del líquido y lógicamente no actúan de un modo perceptible sobre la tensión superficial.
pero si tomamos una molécula de cadena larga que tenga un radical con afinidad por el líquido (radial lío filo ), estos radicales tenderán a intercalarse entre las moléculas de superficie, mientras que el resto de la molécula no posee dicha afinidad (liofobo), será repelidos por el líquido dándose una situación cómo lo de la figura como por lo que las moléculas intercaladas entre las de la superficie del líquido disminuirán las interacciones entre estas y, por tanto, disminuirá la tensión superficial. El ejemplo más característico es el del agua jabonosa, de menor tensión superficial que el agua pura.
Ángulo de contacto 
si consideramos una molécula de superficie pegada a la pared del recipiente, la resultante de las interacciones con el resto de las moléculas del líquido Fc , tomará la dirección que se indica en las figuras siguientes. A su vez, aparecerán unas fuerzas de adherencia con las paredes del recipiente, Fa, Ambas fuerzas darán como resultante FR. si tenemos en cuenta que las superficies libres de los líquidos se sitúan siempre perpendicularmente a la fuerza resultante que actúa sobre ellos, es evidente que en el punto de contacto del líquido con la pared del recipiente, una superficie libre del líquido se deberá situar perpendicularmente a Fx. se llama ángulo de contacto (ᶲ) al ángulo formado por la superficie del líquido y la pared del recipiente, medido siempre por dentro del líquido.
Según un ángulo de contacto cómo se pueden dar los 3 casos que están representados en las siguientes figuras:
1) Fa>Fc. En este caso la fuerza resultante FR se orienta hacia el exterior recipiente tiene lugar a un mecanismo ascendente o cóncavo, ya que la superficie libre del líquido se sitúa perpendicularmente la fuerza resultante. Y, en estas condiciones se dice que el líquido moja las paredes del recipiente, (caso del agua y vidrio).
2) Fa≈ Fc, siendo Fc ligeramente mayor que Fa la fuerza resultante Fr queda Aproximadamente perpendicular al horizontal, dando lugar a un menisco neutro. 
3) Fa < FC , en este caso la fuerza resultante se orienta hacia el interior del líquido como dando lugar a un menisco descendente convexo, y se dice que el líquido no moja (caso del mercurio y el agua ).
El ángulo de contacto ᶲ es menor de 90° como en el caso de menisco ascendente y mayor de 90° en el caso del menisco descendente, mientras que en el menisco neutro ᶲ = 90°.
Ley de Laplace
Sí tenemos la superficie de un líquido y consideramos sólo las moléculas superficiales, la resultante de las fuerzas de interacción entre ellas será nula si la superficie es plana. Y, pero, si por cualquier circunstancia, superficie no fuera plano, sino que tuviera curvatura como tal como se muestra en la figura adjunta, daría una resultante F dirigida hacia la parte cóncava de la curvatura, que evidentemente será tanto mayor cuanto mayor sea la curvatura de la superficie. 
Esta fuerza F, considerada por unidad de superficie, da lugar a una presión debida exclusivamente a la curvatura de la superficie. Laplace demostró una expresión general qué aplicada a superficies esféricas toma el valor: 
Siendo σ La tensión superficial del líquido y R el radio de la curvatura de la superficie. 
Esta es la sobre presión que existe en el interior de una gota de agua o de una burbuja; para el caso de una pompa, ese valor se multiplica por 2, puesto que hay dos superficies interface. 
Los alveolos pulmonares pueden considerarse como pequeñas esperas como en las que se produce el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono ; la atención de las paredes se debe tanto el tejido de la membrana como un líquido que contiene una larga lipoproteína y tensioactivo (surfactante pulmonar), con una tensión superficial menor que la del agua y que depende de la concentración del surfactante (a mayor concentración surfactante, menor tensión superficial). Dado que se ha de satisfacer la ecuación , nos encontraríamos que con r Pequeño (espiración) tomaría un valor elevado mientras que con r grande (inspiración) disminuiría. la misión de surfactantes regular el valor de σ, puesto que al aumentar el radio aumentó también superficie del alveolo, con lo que el surfactante se diluye y , en consecuencia, aumentan la tensión superficial del mismo compensando, de esta manera como la variación de presión debida radio. 
Pero observamos que en ascenso o descenso capilar es tanto más acentuado, cuando más pequeño es el radio del capilar. Para cuantificar el valor de ascenso capilar, razonamos de la siguiente manera: 
 El líquido ascenderá por el capilar, hasta que la presión debida a la columna de líquido de altura h sea contrarrestada por la debida a la curvatura del menisco de radio r.
si consideramos 2 puntos A y B, uno exterior al tubo y otro interior, pero ambos al mismo nivel (el de la superficie libre del líquido), deberá tener la misma presión (principio de Pascal).
la presión del punto A es una presión atmosférica:
PA=PATM
mientras la presión del punto B, la obtenemos sumando a la presión de la columna de líquido de altura h, la presión debida al menisco (negativa puesto que la fuerza es ascendente), y añadiendo la presión atmosférica.
pero por el principio de Pascal, se deberá cumplir que:
si ponemos en radio del menisco en función del radio del capilar R y el ángulo de contacto ɸ (Figura de la derecha) → r=R/cosɸ, qué sustituida en la expresión de la altura queda definitivamente:
en meniscos ascendentes el coseno es positivo y h también (ascenso capilar), mientras que en meniscos descendentes el coseno es negativo y también h (descenso capilar). cuando menores radio del capilar, mayor es el ascenso o descenso del líquido en el mismo.
Ley de Tate. Cuentagotas 
cuando pretendemos dejar fluir libremente un líquido por un tubo suficientemente estrecho, el flujo se produce en forma de goteo, como consecuencia de la fuerza de tensión superficial ejercida entre el contorno de salida del tubo, y el líquido. La caída de la gota se produce cuando el peso de esta es igual a la fuerza de tensión superficial tal como se aprecia en las secuenciasjuntas. La fuerza peso será proporcional al coeficiente de tensión superficial, y a una constante característica del cuentagotas qué se mide en unidades de longitud: 
mg =kσ
esta ley constituye el fundamento del estalagnometro o cuentagotas, que es uno de los métodos más habituales en medida de tensión superficial. 
método de arranque :Consiste en medir la fuerza necesaria para arrancar una determinada longitud (en el caso de la figura un anillo ) de su contacto con una superficie del líquido del que se pretenden medir la tensión superficial . En el instante de arranque se cumplirá 
Fc= lc σ
Siendo lc La longitud equivalente del anillo (con un significado similar a la constante del cuentagotas )
el arranque se puede conseguir tirando del dinamómetro, paseando del líquido el recipiente o haciéndolo descender como tal como se muestra en la imagen 
	
BIBLIOGRAFÍA: 
José Vicente Herráez Domínguez. (2010). Elementos de física aplicada, (2a ed.). España: Universidad de Valencia.