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La tensión superficial describe la capacidad de un fluido para resistir la gravedad. Por ejemplo, el agua forma gotas en la superficie de la mesa, ya que las moléculas de agua se atraen entre sí, lo que contrarresta la gravedad. Debido a la tensión superficial, los objetos más pesados, como los insectos, pueden mantenerse en la superficie del agua. La tensión superficial se mide en fuerza (N) dividida por una unidad de longitud (m), o en la cantidad de energía por unidad de área. La fuerza con la que interactúan las moléculas de agua (fuerza cohesiva) causa tensión, lo que resulta en gotas de agua (u otros líquidos). La tensión superficial se puede medir usando algunos objetos simples que se encuentran en casi todos los hogares, y una calculadora.

Lección 21. Trabajo de laboratorio No. 05. Medición de la tensión superficial de un líquido (informe)

Trabajo de laboratorio no 5

Asunto: "MEDICIÓN DE LA TENSIÓN DE LA SUPERFICIE DE UN LÍQUIDO"

Propósito Determinar el coeficiente de tensión superficial del agua por el método de separación de gotas.

Equipo un recipiente con agua, una jeringa, un recipiente para recoger gotas.

  1. Dibuja una tabla:
Calculamos la tensión superficial por la fórmula

Encontramos la tensión superficial promedio por la fórmula:

Determinamos el error relativo mediante el método de evaluación de los resultados de la medición.

Conclusión: Medí la tensión superficial del líquido (agua), resultó ser igual a 0.069 N / m, lo que, teniendo en cuenta el error del 41.76%, coincide con el valor de la tabla.

Respuestas a preguntas de seguridad.

1. ¿Por qué la tensión superficial depende del tipo de fluido?

La tensión superficial depende de la fuerza de atracción entre las moléculas. Las moléculas de diferentes líquidos tienen diferentes fuerzas de interacción, por lo que la tensión superficial es diferente. Además, la tensión superficial depende de la presencia de impurezas en el líquido, porque cuanto más fuerte es la concentración de impurezas en el líquido, más débiles son las fuerzas de adhesión entre las moléculas del líquido. En consecuencia, las fuerzas de tensión superficial actuarán más débiles.

2. ¿Por qué y cómo depende la tensión superficial de la temperatura?

Si la temperatura aumenta, entonces la velocidad de las moléculas aumenta en consecuencia, y las fuerzas de adhesión entre las moléculas disminuyen. es decir, las fuerzas de tensión superficial dependen de la temperatura. Cuanto mayor es la temperatura del líquido, más débil es la tensión superficial.

3. ¿Cambiará el resultado del cálculo de la tensión superficial si el experimento se lleva a cabo en otro lugar de la Tierra?

Cambiará ligeramente, porque la fórmula incluye el valor de g - aceleración gravitacional. Y sabemos que en diferentes partes de la Tierra la aceleración de la gravedad es diferente. La aceleración real de la gravedad en la superficie de la Tierra depende de la latitud, la hora del día y otros factores. Varía de 9.780 m / s² en el ecuador a 9.832 m / s² en los polos.

4. ¿Cambiará el resultado del cálculo si el diámetro del tubo cae es menor?

Cambiar el diámetro del tubo no puede conducir a un cambio en el valor medido. Se utiliza una fórmula para determinar la tensión superficial.

La figura muestra que una disminución en el diámetro del tubo se compensa con una disminución en la masa de la gota, y la tensión superficial, por supuesto, seguirá siendo la misma.

5. ¿Por qué deberían caer las gotas lentas?

Cuando el líquido sale del tubo capilar, el tamaño de la gota crece gradualmente. Antes de la separación de la gota, se forma un cuello, cuyo diámetro d es ligeramente más pequeño que el diámetro d1 del tubo capilar. Alrededor de la circunferencia del cuello de la gota, las fuerzas de tensión superficial actúan hacia arriba y sostienen la caída. A medida que aumenta el tamaño de la gota, la fuerza de gravedad mg tiende a arrancarla. En el momento de la separación de gotas, la fuerza de gravedad es igual a la fuerza de tensión superficial resultante F = πdσ.

Es necesario que las gotas salgan del tubo de forma independiente, bajo la acción de la gravedad. Si la caída de gotas es rápida con una presión adicional sobre el émbolo de la jeringa, en el momento del desprendimiento de gotas, la gravedad no será igual a la fuerza de tensión superficial y este método dará un gran error de medición.

Método de presión de burbuja máxima (método de rebobinado)

El capilar se comunica con el aire atmosférico; por lo tanto, la presión atmosférica P se mantiene dentro del tubo.0.

La presión P sobre el líquido de prueba se reduce gradualmente usando una bomba de agua. Diferencia de presión (Pacerca de−P) busca soplar una burbuja de aire desde el capilar hacia el líquido, pero esto se ve contrarrestado por la presión adicional creada por las fuerzas de tensión superficial del líquido en la burbuja resultante de radio r y dirigida tangencialmente a la interfaz Sra.

Finalmente, a una diferencia de presión (Pacerca de−P) igual a Pcabañas excediendo la diferencia Pyo, pl.–Pyo vogue Se sopla una burbuja de aire del tubo capilar en un líquido.

Aquí, el radio r de la burbuja soplada es desconocido, lo cual es extremadamente difícil de medir. Por lo tanto, recurra al uso de un fluido de referencia, el coeficiente de tensión superficial σo que es conocido y cercano al coeficiente de tensión superficial σ del fluido investigado. Se cree que el radio de las burbujas sopladas desde el mismo capilar será el mismo en ambos casos.

Dividiendo la primera ecuación por la segunda y resolviendo con respecto a σ obtenemos la fórmula para calcular la tensión superficial:

Método estalagmométrico (método de conteo de gotas)

Cuente la cantidad de gotas (n), recójalas en el recipiente y mida el volumen (V). Encuentra el volumen de una gota v.

donde r es el radio del cuello.

Porque El radio del cuello es difícil de calcular, realice un experimento con un fluido de referencia.

Método de separación de anillos (laboratorio de física en el primer año)

Se coloca un anillo o marco en la superficie del fluido de prueba. Si el líquido moja el anillo, entonces la tensión superficial fuerza a F1 y F2actuando sobre sus superficies externas e internas con diámetros D y d, se dirigen dentro del líquido:

La tensión superficial total es igual a:

Para rasgar el anillo de la superficie del líquido, es necesario aplicar una fuerza hacia arriba F, que compensa la fuerza de gravedad mg del anillo y la tensión superficial Fσ:

Al medir con un dinamómetro la fuerza de separación del anillo y conocer la masa y el tamaño del anillo, puede determinar la tensión superficial del líquido:

Mira el video: An informed vision of the world - Hans Rosling - CDI 2010 (Septiembre 2021).

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