En ciencia de superficies , un tensiómetro es un instrumento de medición utilizado para medir la tensión superficial ( γ ) de líquidos o superficies . Los tensiómetros se utilizan en laboratorios de investigación y desarrollo para determinar la tensión superficial de líquidos como recubrimientos , lacas o adhesivos . Otro campo de aplicación de los tensiómetros es el control de procesos de producción industriales como la limpieza de piezas o la galvanoplastia .
Los científicos de superficies suelen utilizar un goniómetro /tensiómetro óptico para medir la tensión superficial y la tensión interfacial de un líquido utilizando los métodos de gota colgante o sésil. Se produce y captura una gota utilizando una cámara CCD . Posteriormente se extrae el perfil de caída y, a continuación, sofisticadas rutinas de software ajustan la ecuación teórica de Young-Laplace al perfil de caída experimental. A continuación se puede calcular la tensión superficial a partir de los parámetros ajustados. A diferencia de otros métodos, esta técnica requiere sólo una pequeña cantidad de líquido, lo que la hace adecuada para medir tensiones interfaciales de líquidos costosos. [1]
Este tipo de tensiómetro utiliza un anillo de platino sumergido en un líquido. A medida que se extrae el anillo del líquido, se mide con precisión la fuerza necesaria para determinar la tensión superficial del líquido.
El método está bien establecido, como lo demuestran varias normas internacionales, como la ASTM D971. Este método se usa ampliamente para medir la tensión interfacial entre dos líquidos, pero se debe tener cuidado de mantener el anillo de platino sin deformar.
El tensiómetro de placa Wilhelmy requiere una placa para hacer contacto con la superficie del líquido. Se considera ampliamente el método más simple y preciso para medir la tensión superficial. Debido a la gran longitud mojada de la placa de platino, la lectura de la tensión superficial suele ser muy estable en comparación con métodos alternativos. Como ventaja adicional, el plato Wilhelmy también se puede fabricar con papel desechable. Para mediciones de tensión interfacial, es necesario tener en cuenta la flotabilidad de la sonda, lo que complica la medición.
Este método utiliza una varilla que se introduce en un líquido de prueba. Luego se saca la varilla del líquido y se mide con precisión la fuerza necesaria para tirar de la varilla. El método no está estandarizado pero a veces se utiliza. El tensiómetro de tracción de varilla Du Noüy-Padday tomará medidas rápidamente y funcionará con líquidos con una amplia gama de viscosidades. Las tensiones interfaciales no se pueden medir.
Debido a las fuerzas de atracción internas de un líquido, las burbujas de aire dentro del líquido se comprimen. La presión resultante (presión de burbuja) aumenta a medida que el radio de burbuja disminuye. El método de presión de burbuja utiliza esta presión de burbuja que es mayor que la del entorno circundante (agua). Se bombea una corriente de gas hacia un capilar que está sumergido en un fluido. La burbuja resultante al final de la punta del capilar aumenta continuamente su superficie; por tanto, el radio de la burbuja está disminuyendo.
La presión aumenta hasta un nivel máximo. En este punto la burbuja ha alcanzado su radio más pequeño (el radio capilar) y comienza a formar un hemisferio. Más allá de este punto, la burbuja aumenta rápidamente de tamaño y pronto estalla, desprendiéndose del capilar, permitiendo así que se desarrolle una nueva burbuja en la punta del capilar. Durante este proceso se desarrolla un patrón de presión característico (ver imagen), que se evalúa para determinar la tensión superficial.
Debido al fácil manejo y al bajo esfuerzo de limpieza del capilar, los tensiómetros de presión de burbuja son una alternativa común para monitorear la concentración de detergente en procesos de limpieza o galvanoplastia.
Medios relacionados con el tensiómetro (tensión superficial) en Wikimedia Commons