Download - Tension Superficial (1)
I. Objetivos
Determinar la tensión superficial de un líquido a diferentes
temperaturas, por el método del tubo capilar.
Determinar el radio del capilar aplicando la formula de la
tensión superficial por el método del capilar.
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II. Introducción
En esta práctica determinaremos la tensión superficial del agua, sulfato de cobre
0.1M, y sulfato de magnesio 0.1M aplicando el método del tubo capilar, también
podremos determinar el radio del.
Se determinaran tres temperaturas y sus respectivas variaciones de altura del
capilar para cada sustancia. La variación de las temperaturas de cada sustancia
fue inducida al poner en contacto el vaso que contiene la sustancia con agua
caliente y el otro con agua a menor temperatura.
La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que lo
rodea y de la temperatura. En general, la tensión superficial disminuye con la
temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación
térmica. La influencia del medio exterior se comprende ya que las moléculas del
medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie
del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.
1
III. Marco Teórico
¿Qué es la capilaridad?
La capilaridad es la tendencia de un líquido a absorberse en un tubo estrecho
(tubo capilar). Este fenómeno es responsable de la propensión que tienen algunos
materiales porosos a absorber agua. Por ejemplo, esponjas, telas, y el suelo.
Nótese que los poros deben estar conectados para que el líquido pueda fluir a
través del medio.
¿Cómo se manifiesta la capilaridad en el agua?
Cuando un tubo capilar de vidrio se pone en contacto con la superficie del agua,
esta establece su ángulo de contacto con la pared del capilar. La tensión
superficial alrededor del perímetro del tubo produce una fuerza con una
componente vertical causando que el agua suba dentro del tubo hasta que el peso
de la columna de agua equilibra la fuerza vertical generada por la tensión
superficial.
El método del capilar para determinar la tensión superficial
El método del capilar se basa en el hecho de que la mayoría de los líquidos
cuando se ponen en contacto con un tubo capilar de vidrio asciende por el mismo
hasta cierto nivel por encima del líquido fuera del tubo. Esto sucede si el liquido
moja al vidrio ,es decir se adhiere a él .Si no lo moja , por ejemplo ,como en el
caso del mercurio ,el nivel en el interior del capilar queda por debajo del nivel fuera
2
del mismo ,y la superficie del mercurio es convexa, en lugar de cóncava como en
el caso anterior.
Un tubo capilar de radio uniforme “r” sumergido en una vasija que contiene un
liquido que humedece las paredes , al humedecer la pared interna del capilar
aumenta la superficie del liquido y para decrecer la superficie libre ascenderá por
el tubo .En cuanto esto sucede , se humedece de nuevo el capilar y el líquido
sigue ascendiendo.
Pero este proceso no sigue indefinidamente, sino que se detiene cuando la fuerza
de tensión superficial que actúa hacia arriba se iguala con al del peso de la
columna liquida que actúa hacia abajo.
Los capilares utilizados deben tener sección circular y una luz uniforme .Al igual
que con cualquier otro método para medir las tensiones superficial y de superficie
de contacto, Es vital mantener una buena limpieza durante todas las fases del
experimento y garantizar un control adecuado de la temperatura.
El método de un capilar utiliza la siguiente ecuación:
γ= 12
.r . h . ρ .g
Donde:
γ = tensión superficial (dinas/cm)
h = altura de la columna líquida dentro del capilar
g = aceleración debida a la gravedad
r = es el radio del capilar
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ρ = densidad del líquido en cuestión
La tensión superficial es numéricamente igual a la proporción de aumento de la
energía superficial con el área y se mide en erg/cm2 o en dinas/cm.
Factores que afectan la tensión superficial.
La tensión superficial de todos los líquidos disminuye al aumentar la temperatura.
El efecto que se produce un soluto sobre la tensión superficial de un líquido
depende de la naturaleza química del soluto, si las dos sustancias son
químicamente parecidas probablemente sus tensiones superficiales no difieren
mucho por lo que al mezclarse, la solución resultante tendrá probablemente
tensión superficial cercanas a una función lineal de las concentraciones.
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IV. Materiales Y Reactivos
MATERIALES
Vasos de precipitación de 50 ml
Vasos de precipitación de 100 ml
Termómetro de 100 °C
Rejillas
Tubo capilar
Soporte universal
Cocinilla eléctrica
Regla graduada de 30 cm.
Aros de extensión
REACTIVOS
Sulfato de Cobre 0.1 M pentahidratado (CuSO4 . 5H2O)
Sulfato de Magnesio 0.1 M (MgSO4)
Agua destilada.
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V. Procedimiento Experimental
1. Arme el equipo de la figura que consta de un tubo capilar, una regla graduada y
un termómetro. En los vasos de 150 ml preparamos las soluciones. Calculamos
el peso de los reactivos para poder prepararlas al 0.1 M.
CuSO 4. 5H2O:
P = M . PM . V
P = (0.1) (249.62) (0.12)
P = 2049629 g.
MgSO 4:
P = M . PM . V
P = (0.1) (120.38) (0.1)
P = 1.2038 g.
2. Luego se introduce el vaso de precipitado que contiene la solución de sulfato
de cobre dentro del vaso precipitado de 1000ml que contiene agua caliente.
Introducimos el conjunto hasta que el extremo inferior del capilar esté
sumergido a 1 cm, aproximadamente de la superficie del líquido. El extremo
inferior de la regla deberá coincidir con el extremo inferior del tubo capilar.
Ajustamos el conjunto de tal manera que se mantenga constante durante
todas las mediciones.
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3. Se toma el valor del ascenso capilar (h) y la temperatura correspondiente (t1).
Tomaremos los valores de las alturas (h1, h2 y h3) a tres temperaturas: 80 °C
(t1), 60 °C (t2) y 40 °C (t3).
4. Repetimos estos pasos ahora utilizando la solución de sulfato de magnesio
0.1M (MgSO4). Registre estos valores.
Radio del capilar: 0.05 cm.
DATOS:
SULFATO DE COBRE
SULFATO DE MAGNESIO
7
T (°C) h (cm)
76
66
60
1.7
3.9
4.9
T (°C) h (cm)
74
65
59
3.2
3.7
3.9
VI. Cuestionario
1. Calcule la tensión superficial a las diferentes temperaturas obtenidas en
Dinas/cm haga un cuadro comparativo de estos valores y grafique γ vs t.
DATOS PARA EL SULFATO DE COBRE :
RADIO (cm) GRAVEDAD (cm/s2) DENSIDAD (g/cm3)
0.05 980.7 ρ=mv
=2.4962100
ρ=0.024962
DETERMINANDO LA TENSION SUPERCIAL
SULFATO DE COBRE
TEMPERATURA (°C)
ALTURA (h)
TENSIÓN SUPERFICIAL (dinas/cm)
60 4.9
γ=12
(0.05cm ) (4.9cm )(0.024962gcm )980.7
cm
s2
γ=2.9988dinascm
66 3.9
γ=12
(0.05cm ) (3.9cm )(0.024962gcm )980.7
cm
s2
γ=2.3868dinascm
76 1.7
γ=12
(0.05cm ) (1.7cm )(0.024962gcm )980.7
cm
s2
8
γ=1.0404dinascm
GRAFICAR γ vs t
58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 780
1
2
3
4
5
6
1.7
3.9
4.9
TENSIÓN SUPERFICIAL DEL CuSO4
Valores Y
TEMPERATURA(°C)
TEN
SIÓ
N S
UPER
FICI
AL
(din
a/cm
)
9
DATOS PARA EL SULFATO DE MAGNESIO:
RADIO (cm) GRAVEDAD (cm/s2) DENSIDAD (g/cm3)
0.05 980.7 ρ=mv
=1.2038100
ρ=0.012038
DETERMINANDO LA TENSION SUPERFICIAL:
SULFATO DE MAGNESIO
TEMPERATURA (°C)
ALTURA (h)
TENSIÓN SUPERFICIAL (dinas/cm)
59 3.9
γ=12
(0.05cm ) (3.9cm )(0.012038gcm )980.7
cm
s2
γ=1.01510dinascm
65 3.7
γ=12
(0.05cm ) (3.7cm )(0.012038gcm )980.7
cm
s2
γ=1.0920dinascm
10
74 3.2
γ=12
(0.05cm ) (3.2cm )(0.012038gcm )980.7
cm
s2
γ=0.9493dinascm
GRAFICAR γ vs t
2. Calcule las energías superficiales molares (E) en ergios y grafique E vs
T (°C).
La tensión superficial es numéricamente igual a la proporción de aumento
de la energía superficial con el área y se mide en erg/cm2 o en dinas/cm.
SULFATO DE COBRE SULFATO DE MAGNESIO
TEMPERATURA (°C)
ENERGIA SUPERFICIALMOLAR (E)
TEMPERATURA (°C)
ENERGIA SUPERFICIAL MOLAR (E)
60 γ=2.9988dinascm
x 1ergiodina x cm
E=2.9988ergios
cm2
59 γ=1.0151dinascm
x
1ergiodina x cm
E=1.0151ergios
cm2
11
66 γ=2.3868dinascm
x 1ergiodina x cm
E=2.3868ergios
cm2
65 γ=1.0920dinascm
x
1ergiodina x cm
E=1.0920ergios
cm2
76 γ=1.0404dinascm
x 1ergiodina x cm
E=1.0404ergios
cm2
74 γ=0.9493dinascm
x
1ergiodina x cm
E=0.9493ergios
cm2
VII. Conclusiones
12
58 60 62 64 66 68 70 72 74 760
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
3.93.7
3.2
TENSIÓN SUPERFICIAL DEL MgSO4
Valores Y
TEMPERATURA(°C)
TEN
SIÑ
ON
SUP
ERFI
CIAL
(din
a/cm
)
Se determinó la tensión superficial de las
sustancias a diferentes temperaturas.
El aumento de la temperatura, provoca una
disminución en la tensión superficial del agua.
VIII. Bibliografía
13
http://www.citt.ufl.edu/team/sepulveda/html/capilaridad.htm
http://www.imefen.uni.edu.pe/mfluidos/2da-clase.pdf(tablas)
http://books.google.com.pe/books?
id=SLkD5UoWPaUC&pg=PA132&dq=tension+superficial+por+el+
+metodo+del+capilar&hl=es&ei=hx0VTJLuOcL98AaEw6ydDA&sa=X
&oi=book_result&ct=book-
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http://books.google.com.pe/books?
id=r5k1fvgCi7IC&pg=PA62&dq=tension+superficial+por+el+
+metodo+del+capilar&hl=es&ei=hx0VTJLuOcL98AaEw6ydDA&sa=X
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thumbnail&resnum=1&ved=0CCgQ6wEwAA#v=onepage&q&f=false
www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/.../r16925.DOC
14
IX. Indice
Objetivos………………………………………………………………….1
Introducción……………………………………………………………... 2
Marco teórico……………………………………………………………. 3
Materiales y reactivos……………………………………………………6
Procedimiento experimental……..…………………….. ……………...7
Cuestionario…………………………………………………………..…. 9
Conclusiones…………………………………………………………… 14
Bibliografía……………………………………………………………… 15
15