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Tensiómetro (tensión superficial)

En la ciencia de superficies , un tensiómetro es un instrumento de medición que se utiliza 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 la monitorización de procesos de producción industrial como la limpieza de piezas o la galvanoplastia .

Tipos

Goniómetro/Tensiómetro

Los científicos de superficies suelen utilizar un goniómetro /tensiómetro óptico para medir la tensión superficial y la tensión interfacial de un líquido mediante el método de gota colgante o sésil. Se produce una gota y se captura utilizando una cámara CCD . Posteriormente se extrae el perfil de la gota y, a continuación, sofisticadas rutinas de software ajustan la ecuación teórica de Young-Laplace al perfil experimental de la gota. A continuación, se puede calcular la tensión superficial a partir de los parámetros ajustados. A diferencia de otros métodos, esta técnica requiere solo una pequeña cantidad de líquido, lo que la hace adecuada para medir las tensiones interfaciales de líquidos costosos. [1]

Tensiómetro de anillo Du Noüy

Un tensiómetro de Du Noüy
Tensiómetro Du Noüy en líquido.

Este tipo de tensiómetro utiliza un anillo de platino que se sumerge en un líquido. A medida que el anillo se extrae 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 utiliza ampliamente para medir la tensión interfacial entre dos líquidos, pero se debe tener cuidado de mantener el anillo de platino sin deformar.

Tensiómetro de placa Wilhelmy

El tensiómetro de placa Wilhelmy requiere que una placa entre en contacto con la superficie del líquido. Se considera ampliamente el método más simple y preciso para la medición de 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 los métodos alternativos. Como beneficio adicional, la placa Wilhelmy también se puede fabricar de papel para uso desechable. Para las mediciones de tensión interfacial, se debe tener en cuenta la flotabilidad de la sonda, lo que complica la medición.

Método Du Noüy-Padday

Este método utiliza una varilla que se sumerge en un líquido de prueba. Luego se saca la varilla del líquido y se mide con precisión la fuerza necesaria para tirar de ella. El método no está estandarizado, pero a veces se utiliza. El tensiómetro de tracción de varilla Du Noüy-Padday toma medidas rápidamente y funciona con líquidos con una amplia gama de viscosidades. No se pueden medir las tensiones interfaciales.

Tensiómetro de presión de burbuja

Método de presión de burbuja para medir la tensión superficial dinámica de los líquidos

Debido a las fuerzas de atracción internas de un líquido, las burbujas de aire dentro de los líquidos se comprimen. La presión resultante (presión de burbuja) aumenta a medida que disminuye el radio de la burbuja. El método de presión de burbuja hace uso de esta presión de burbuja, que es más alta que en el entorno circundante (agua). Se bombea una corriente de gas a un capilar que está sumergido en un fluido. La burbuja resultante en el extremo de la punta del capilar aumenta continuamente en superficie; por lo tanto, el radio de la burbuja disminuye.

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 una semiesfera. Más allá de este punto, la burbuja aumenta rápidamente de tamaño y pronto estalla, separándose del capilar, lo que permite que se desarrolle una nueva burbuja en la punta del capilar. Es durante este proceso que se desarrolla un patrón de presión característico (ver imagen), que se evalúa para determinar la tensión superficial.

Debido a su 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.

Véase también

Referencias

  1. ^ de Gennes, PG, Brochard-Wyart, F y Quere D, "Fenómenos de capilaridad y humectación: gotas, burbujas, perlas, ondas", 2004, pág. 58

Enlaces externos

Medios relacionados con Tensiómetro (tensión superficial) en Wikimedia Commons