UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANAFACULTAD DE INGENIERIAS

MECANICA

MECANICA DE FLUIDOS ITENSION SUPRFICIL CAPILARIDAD

PAUL PACHACAMA

SEXTO AING. ORLANDO PINEDA

Objetivos: Investigar sobre la tensin superficial y la capilaridad para poder comprender mucho mejor este fenmeno y poder aplicarlo a la vida diaria Definir los conceptos de tensin superficial y capilaridad a travs de la investigacin Marco TeoricoTensin SuperficialDefinicionSe denomina tensin superficial a la cantidad de energa necesaria para aumentar su superficie por unidad de rea.Esta definicin implica que el lquido tiene una resistencia para aumentar su superficie.ExplicacionLas fuerzascohesivasentre las molculas de un lquido, son las responsables del fenmeno conocido como tensin superficial. Lasmolculas de la superficieno tienen otras iguales sobre todos sus lados, y por lo tanto se cohesionan mas fuertemente, con aquellas asociadas directamente en la superficie. Esto forma una pelcula de superficie, que hace mas dificil mover un objeto a traves de la superficie, que cuando est completamente sumergido.Cohesin y Tensin SuperficialLasfuerzas cohesivasentre las molculas dentro de un lquido, estn compartidas con todos los tomos vecinos. Las de la superficie, no tienen tomos por encima y presentan fuerzas atractivas mas fuertes sobre sus vecinas prximas de la superficie. Esta mejora de las fuerzas de atraccin intermoleculares en la superficie, se llamatensin superficial.

En la naturalezaPaseo sobre el AguaLos pequeos insectos, tales como el zapatero de aguapuede caminar sobre el agua, porque su peso no es suficiente para penetrar la superficie.

Aplicaciones

Los Jabones y Detergentesayudan a la limpieza de la ropa al disminuir la tensin superficial del agua, de modo que sta penetra ms fcilmente en los poros y las superficies manchadas.Prueba Clnica para la IctericiaLa orina normal, tiene una tensin superficial (T.S.) de unas 66 dinas/cm., pero si est presente la bilis (una prueba para la ictericia), cae a unos 55. En la prueba de heno, se esparce polvo de azufre sobre la superficie de la orina. El polvo flotar en la orina normal, pero se hundir si la T.S. baja por la bilis.Desinfectantes. Tensin SuperficialLos desinfectantes son generalmente soluciones de baja tensin superficial. Esto permite que se propaguen a traves de las paredes celulares de las bacterias y eliminar su desarrollo. Un desinfectante, el ST37 tiene un nombre que apunta a su baja tensin superficial en comparacin con los 72 dinas/cm. del agua.Valores para diferentes materialesTabla de tensiones superficiales de lquidos a 20C:MaterialTensinSuperficial/ mN/m o dina/cm)

Acetona23,70

Benceno28,85

Tetracloruro de Carbono26,95

Acetato de etilo23,9

Alcohol etlico22,75

ter etlico17,01

Hexano18,43

Metanol22,61

Tolueno28,5

Agua72,75

Medida de la tensin superficial[

Tensimetro porttil de presin de burbuja para la medicin de la tensin superficial.Mtodos estticos: la superficie se mantiene con el tiempo1) Mtodo del anillo de Noy: Calcula la F necesaria para separar de la superficie del lquido un anillo. F=4R (siendo R el promedio del radio externo e interno del anillo.2) Mtodo del platillo de Wilhelmy: Medida de la F para separar la superficie de una delgada placa devidrio. Precisin de 0,1%.Mtodos dinmicos: la superficie se forma o renueva continuamente1) Tensimetro (Mtodo de presin de burbuja): En un lquido a T cte se introduce un capilar de radio R conectado a un manmetro. Al introducir gas se va formando una burbuja de radio r a medida que aumenta la P en el manmetro. Al crecer r disminuye hasta un mnimo, r=R y despus vuelve a aumentar. Esto hace posible su uso en ambos, laboratorios de investigacin y desarrollo, as como monitoreo del proceso directamente en la planta.Mtodo de presin de burbuja para la medicin de la tensin superficial dinmica.

Tambin se puede medir con unestalagmmetro.Unidades La tensin superficial, se mide normalmente en dinas/cm., la fuerza que se requiere (en dinas) para romper una pelcula de 1 cm. de longitud. Se puede establecer de forma equivalente la energa superficial en ergios por centmetro cuadrado. El agua a 20C tiene una tensin superficial de 72.8 dinas/cm comparada con 22.3 para el alcohol etlico y 465 para el mercurio.CapilaridadLacapilaridades un proceso de losfluidosque depende de sutensin superficialla cual, a su vez, depende de la cohesin del lquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por untubo capilar.

La accin capilar es el resultado de la adhesiny latensin superficial. La adhesin del agua a las paredes de un recipiente, originar una fuerza hacia arriba sobre los bordes del lquido y como resultado su ascenso sobre la pared. La tensin superficial, acta para mantener intacta la superficie del lquido, de modo que en vez de solo moverse los bordes hacia arriba, toda la superficie entera del lquido es arrastrada hacia arriba.Laaccin capilaridadocurre cuando la adhesina las paredes es ms fuerte que las fuerzascohesivasentre las molculas del lquido. La altura a la que la accin capilar, llevar al agua en un tubo circular uniforme, est limitada por latensin superficial. Actuando alrededor de la circunferencia, la fuerza hacia arriba esLa altura h a la que la accin capilar elevar el agua, depende delpeso del agua que ser elevada por la accin capilar:

La altura a la que el lquido puede ser elevado est dada por

La capilaridad en las plantas Gracias a la capilaridad puede llevar la savia, nutrientes y energa a todas las partes de la planta, inclusive las ms lejanas de la raz a pesar de la fuerza de gravedad. Ya que las soluciones se encuentran en el interior de las races y tienen concentraciones de solutos mayores que las soluciones del medio externo, stas, por smosis, penetran hacia el interior de la raz, donde se producen nuevos procesos osmticos que contribuyen al ascenso de savia por los vasos leosos del tallo.Aplicaciones

El proceso de soldadura est basado en el fenmeno natural de capilaridad que se explica a continuacin brevemente:011. Si en un recipiente que contenga lquido se introducen dos tubos de diferente dimetro, se observa que en el de mayor dimetro el nivel del lquido es el mismo que el del recipiente; sin embargo, en el tubo de un dimetro mucho menor, el lquido asciende debido a la tensin superficial.

022. A menor dimetro, mayor altura alcanza el lquido. Esto es, el dimetro est en proporcin inversa a la ascensin capilar del lquido.

033. Igualmente, si se sustituye el tubo pequeo por dos tubos encajados el uno dentro del otro con una holgura muy pequea, se observa que el lquido sube por el espacio entre ambos tubos. sta es la situacin que se da en la unin entre un tubo y un accesorio.

4. Este fenmeno de capilaridad que se produce con el lquido, es el mismo que el que tiene lugar con los metales en estado de fusin; su aplicacin prctica constituye la soldadura por capilaridad.

En resumen:la soldadura por capilaridad tiene lugar cuando a la unin de un tubo y un accesorio, despus de su calentamiento, se le aporta un metal que se funde al contacto con ellos. Debido al fenmeno de capilaridad, el metal fundido asciende y se extiende en cualquier sentido, por el reducido espacio que queda entra la pared del tubo y la del accesorio; con ello, al enfriarse se consigue una unin totalmente hermtica.

Diferencia entre capilaridad y tensin superficialLa capilaridad es la capacidad de un lquido de subir o bajar por un tubo y depende mucho de la tensin superficial. Y la tensin superficial es la fuerza que acta tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un lquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie.

EjercicioCalcule la altura a que la accin capilar elevara el agua si la tensin superficial del agua se dice que es de 72.8 dinas/cm y el tubo tiene un radio de 1mm de radio

Conclusiones La capilaridad depende de la tensin superficial de los fluidos La tensin superficial es una fuerza La capilaridad es la capacidad de un lquido de subir o bajar por un tuboBibliografahttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/surten2.html#c4http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_superficialhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/surten.htmlhttp://www.elcobre.com/index.php?option=com_content&view=article&id=72&Itemid=86