Tensión superficial
La tensión superficial es una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos, junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad.
Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial.
En las interfases líquido-aire, la tensión superficial resulta de la mayor atracción de las moléculas del líquido entre sí (debido a la cohesión) que hacia las moléculas del aire (debido a la adhesión).
[5] Las dos son equivalentes, pero al referirse a la energía por unidad de área, es común utilizar el término energía superficial, que es un término más general en el sentido de que se aplica también a los sólidos.
[6] Energéticamente, las moléculas situadas en la superficie tienen una mayor energía promedio que las situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del sistema será disminuir la energía total, y ello se logra disminuyendo el número de moléculas situadas en la superficie, de ahí la reducción de área hasta el mínimo posible.
La tensión superficial es visible en otro fenómeno común, especialmente cuando los surfactantes son utilizados para reducirlo.
La tensión superficial puede ser definida en términos de fuerza o energía.
En la ilustración de la derecha, el cuadro rectangular, compuesto por tres lados inamovibles (negros) que forman una "U", y el cuarto lado movible (azul) que puede deslizarse hacia la derecha.
), las cuales son cada una paralela a la superficie del agua en los puntos donde hace contacto con el objeto.
Y adonde las dos superficies se encuentran, su geometría debe ser tal que todas las fuerzas estén balanceadas.
) es difícil de medir directamente, puede ser inferido desde la tensión superficial del líquido - aire (
Ya que la tensión superficial se manifiesta en varios efectos, ofrece un número de caminos a su medición.
En una situación en la cual el líquido se adhiere a las paredes de su contenedor, consideramos la parte del área superficial del fluido que está en contacto con el contenedor que tiene tensión superficial negativa.
Si un tubo es suficientemente estrecho y la adhesión de líquido a sus paredes es suficientemente fuerte, la tensión superficial puede llevar líquido hacia arriba del tubo en un fenómeno conocido como acción capilar.
Verter mercurio sobre una lámina plana horizontal de vidrio resulta en un charco que tiene un espesor perceptible.
La masa líquida se aplana fuera, ya que brinda tanto del mercurio para bajar el nivel como sea posible, pero la tensión superficial, al mismo tiempo, esta actuando para reducir el área superficial total.
Gibbs consideró el caso de una superficie matemática aguda siendo situada en algún lugar entre la interfase física que existe entre dos sustancias homogéneas.
Desde que la interferencia existe en equilibrio térmico y químico con las sustancias alrededor de ello (teniendo temperatura
La termodinámica requiere que para los sistemas retengan un potencial químico constante y temperatura, todo cambio espontáneo de estado es acompañado por un decremento en esta energía libre
Sigue lo que en orden para incrementar el área superficial, una cierta cantidad de energía debe ser añadida.
Gibbs y otros científicos han luchado con la arbitrariedad en la localización microscópica exacta de la superficie.
Para superficies microscópicas con curvaturas muy ajustadas, no es correcto asumir la tensión superficial es independiente de tamaño, y tópicos como la longitud Tolman viene a tomar parte.
La energía libre de arriba puede ser escrita como: La cual es equivalente a la ecuación Young-Laplace cuando
Esta ecuación también fue propuesta por Van der Waals, quien después propuso que el valor de
Ambas Eötvös y Guggenheim-Katayama toman en cuenta el hecho que la tensión superficial alcanza 0 a temperatura crítica, lo cual Ramay y Shields fallaron en emparejar la realidad a este punto final.
Ciertas suposiciones son tomadas en cuenta en su deducción, así la isoterma de Gibbs puede ser aplicada solo a soluciones ideales (muy diluidas) con dos componentes.
La tensión superficial de agua líquida pura en contacto con su vapor ha sido dado por IAPWS como:
También provee resultados razonables cuando se extrapola a condiciones metaestable (super enfriado), bajo de al menos -25 °C.
La International Association for the Propierties of Water and Steam (IAPWS) ha adoptado esta correlación como una guía estándar internacional.
Tensión superficial de varios líquidos en din / cm contra aire Las composiciones de mezcla se denotan por "%" son por masa din / cm es equivalente en unidades SI a mN / m (milinewton por metro)
