Fisica 2

TENSION SUPERFICIALY CAPILARIDAD
19 de marzo
de 2019
FCA-UNASAM Página 1
"AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCIÓN E IMPUNIDAD"
Universidad Nacional
SANTIAGOANTUNEZDE MAYOLO
TEMA: TENSIONSUPERFICIAL YCAPILARIDAD .
FACULTAD: INGENIERÍAAGRÍCOLA.
MATERIA: FISICA II.
DOCENTE: ALVAREZ CASTILLO SEGUNDOMANUEL.
INTEGRANTES:
1. LEÓNROBLESALVARO.

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2. VARGASESPINOZA LUIS.
INDICE
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 3
OBJETIVO:.............................................................................................................................. 4
MARCO TEORICO.................................................................................................................. 5
a) Tension superficial ..................................................................................................... 5
b) Capilaridad......................................................................Error! Bookmark not defined.
MARCO PRÁCTICO.................................................................Error! Bookmark not defined.
CONCLUSIONES...................................................................................................................16
RECOMENDACIONES.................................................................Error! Bookmark not defined.
BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA............................................................................................17

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INTRODUCCIÓN
El presente trabajo monográfico presenta un análisis detallado de los temas de tensión
superficial y capilaridad; La tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada
molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un
líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto
permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay
una fuerza neta hacia el interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido se
tiene un gas, existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad esta
fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y gas. Otra
manera de verlo es que una molécula en contacto con su vecina está en un estado menor de
energía que si no estuviera en contacto con dicha vecina. Las moléculas interiores tienen
todas las moléculas vecinas que podrían tener, pero las partículas del contorno tienen menos
partículas vecinas que las interiores y por eso tienen un estado más alto de energía. Para el
líquido, el disminuir su estado energético es minimizar el número de partículas en su
superficie. Energéticamente, la molécula situada en la superficie tiene 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. Como resultado de minimizar
la superficie, esta asumirá la forma más suave que pueda ya que está probado
matemáticamente que las superficies minimizan el área por la ecuación de Euler-LaGrange.
De esta forma el líquido intentará reducir cualquier curvatura en su superficie para disminuir
su estado de energía de la misma forma que una pelota cae al suelo para disminuir su
potencial gravitacional.

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OBJETIVO:
OBJETIVO GENERAL
Conocerteóricamente losconceptosbásicossobre tensiónsuperficial ycapilaridad
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Diferenciardesdeel puntode vistafísicoentre tensiónsuperficial ycapilaridad.

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MARCO TEORICO
TENSIÓN SUPERFICIAL:
A. CONCEPTO
La tensión es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen una atracción no
compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas individuales de la superficie;
esto se refleja en la considerable curvatura en los bordes donde el líquido está en contacto
con la pared del recipiente. Concretamente, la tensión superficial es la fuerza por unidad de
longitud de cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas superficiales situadas
en los lados opuestos de la línea ejercen una sobre otra. Como efecto tiene la elevación o
depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido
B. PROPIEDADES
La tensión superficial suele representarse mediante la letra griega (gamma), o mediante
(sigma). Sus unidades son de N·m-1=J·m-2=Kg/s2=Dyn/cm (véase análisis dimensional).
Algunas propiedades de : > 0, ya que para aumentar el estado del líquido en contacto hace
falta llevar más moléculas a la superficie, con lo cual disminuye la energía del sistema y es
o la cantidad de trabajo necesario para llevar una molécula a la superficie.

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depende de la naturaleza de las dos fases puestas en contacto que, en general, será un
líquido y un sólido. Así, la tensión superficial será igual por ejemplo para agua en
contacto con su vapor, agua en contacto con un gas inerte o agua en contacto con un
sólido, al cual podrá mojar o no (véase capilaridad) debido a las diferencias entre las
fuerzas cohesivas (dentro del líquido) y las adhesivas (líquido-superficie).
se puede interpretar como una fuerza por unidad de longitud (se mide en N·m-1). Esto
puede ilustrarse considerando un sistema bifásico confinado por un pistón móvil, en
particular dos líquidos con distinta tensión superficial, como podría ser el agua y el
hexano. En este caso el líquido con mayor tensión superficial (agua) tenderá a disminuir
su superficie a costa de aumentar la del hexano, de menor tensión superficial, lo cual
se traduce en una fuerza neta que mueve el pistón desde el hexano hacia el agua.
El valor de depender de la magnitud de las fuerzas intermoleculares en el seno del
líquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión del líquido, mayor
será su tensión superficial. Podemos ilustrar este ejemplo considerando tres líquidos:
hexano, agua y mercurio. En el caso del hexano, las fuerzas intermoleculares son de
tipo fuerzas de Van der Waals. El agua, aparte de la de Van der Waals tiene
interacciones de puente de hidrógeno, de mayor intensidad, y el mercurio está sometido
al enlace metálico, la más intensa de las tres. Así, la de cada líquido crece del hexano
al mercurio.
Para un líquido dado, el valor de disminuye con la temperatura, debido al aumento de
la agitación térmica, lo que redunda en una menor intensidad efectiva de las fuerzas
intermoleculares. El valor de tiende a cero conforme la temperatura se aproxima a la
temperatura crítica Tc del compuesto. En este punto, el líquido es indistinguible del
vapor, formándose una fase continua donde no existe una superficie definida entre
ambos, desapareciendo las dos fases. Al haber solamente una fase, la tensión superfic ial
vale 0.
C. MEDIDA DE LA TENSION SUPERFICIAL:

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MÉTODOS ESTÁTICOS
LA SUPERFICIE SE MANTIENE CON EL TIEMPO
Método del anillo de Noüy: Calcula la F necesaria para separar de la superficie del líquido
un anillo. F=scriptstylegamma4πR (siendo R el promedio del radio externo e interno del
anillo.
Método del platillo de Wilhelmy: Medida de la F para separar la superficie de una delgada
placa de vidrio. Precisión de 0,1%.
MÉTODOS DINÁMICOS:
LA SUPERFICIE SE FORMA O RENUEVA CONTINUAMENTE
Tensiómetro (Método de presión de burbuja): En un líquido a T cte se introduce un capilar
de radio R conectado a un manómetro. Al introducir gas se va formando una burbuja de radio
r a medida que aumenta la P en el manómetro. Al crecer r disminuye hasta un mínimo, r=R
y después vuelve a aumentar. Esto hace posible su uso en ambos, laboratorios de
investigación y desarrollo, así como monitoreo del proceso directamente en la planta.

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D. TENSIÓN SUPERFICIAL DE ALGUNOS LÍQUIDOS PUROS EN CONTACTO
CON EL AIRE O CON SU PROPIO VAPOR
E. TENSIÓN SUPERFICIAL DEL AGUA
tensión superficial del agua es 72 dinas/cm a 25°C. Sería necesaria una fuerza de 72 dinas
para romper una película de agua de 1 cm. de larga. La tensión superficial del agua,
disminuye significativamente con la temperatura

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CAPILARIDAD
A. CONCEPTO
La capilaridad es un proceso de los fluidos que depende de su tensión superficial la cual, a
su vez, depende de la cohesión del líquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por
un tubo capilar. Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza
intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la adhesión del
líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo
hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste
es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las
plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad. Sin embargo, cuando la cohesión entre
las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar, como el caso del
mercurio, la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su
superficie es convexa.
B. TUBO CAPILAR
La masa líquida es directamente proporcional al cuadrado del diámetro del tubo, por lo
que un tubo angosto succionará el líquido en una longitud mayor que un tubo ancho. Así,
un tubo de vidrio de 0,1 mm de diámetro levantará una columna de agua de 30 cm. Cuanto
más pequeño es el diámetro del tubo capilar mayor será la presión capilar y la altura
alcanzada. En capilares de 1 µm (micrómetro) de radio, con una presión de succión 1,5
× 103 hPa (hectopascal = hPa = 1,5 atm), corresponde a una altura de columna de agua
de 14 a 15 m. Dos placas de vidrio que están separadas por una película de agua de 1 µm
de espesor, se mantienen unidas por una presión de succión de 1,5 atm. Por ello se rompen

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los portaobjetos humedecidos al intentar separarlos. Entre algunos materiales, como el
mercurio y el vidrio, las fuerzas intermoleculares del líquido exceden a las existentes
entre el líquido y el sólido, por lo que se forma un menisco convexo y la capilaridad
trabaja en sentido inverso. Las plantas succionan agua subterránea del terreno por
capilaridad, aunque las plantas más grandes requieren de la transpiración para desplazar
la cantidad necesaria.
C. LEY DE JURIN
La ley de Jurin define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de
líquido y la fuerza de ascensión por capilaridad. La altura h en metros de una columna líquida

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D. ANGULO DE CONTACTO
En las proximidades de una pared sólida, la superficie libre de un líquido sólo
excepcionalmente es plana y horizontal (Figura 30.15c). La sección del líquido por un plano
vertical tiene generalmente una de las dos formas indicadas en la Figura 30.15ab. Este
fenómeno puede explicarse considerando, además de la superficie interfasial líquido-gas, las
superficies interfasiales sólido-líquido y sólido-gas. Con cada una de estas tres superficies
interfasiales, que están representadas esquemáticamente en la Figura 30.14, se asocia la
tensión superficial correspondiente.

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MARCO PRÁCTICO
EJEMPLO 1.
El método o experimento de “Tate”, se basa básicamente en que la gota se desprende del
tubo en el instante en el que su peso iguala a las fuerzas de tensión superficial que la
sostiene y que actúan a lo largo de la circunferencia AB de contacto con el tubo. Debido
a que la gota no se rompe justo en el extremo del tubo, si no más debajo de la línea AB
de menor diámetro y que no hay seguridad de que el líquido situado entre los niveles AB
y A'B' será arrastrado por la gota, la formula a emplear es:
P = k2𝜋rƳ
Siendo P el peso de la gota, y k un coeficiente de contracción que se ha de determinar
experimentalmente.
Esta es la denominada ley de Tate, el peso de la gota es proporcional al radio del tubo r y
a la tensión superficial del lıquido Ƴ. La aplicación de esta ley nos permite realizar
medidas relativas de la tensión superficial. Sabiendo la tensión superficial del agua
podemos medir la tensión superficial del líquido problema, llenamos un cuentagotas de
agua cuya tensión superficial es Ƴ, y dejamos caer un número n de gotas sobre el platillo
de una balanza, medimos su masa m, llenamos el mismo cuentagotas con un lıquido cuya
tensión superficial es desconocida Ƴ’, dejamos caer el mismo número n de gotas sobre el
platillo de la balanza y medimos su masa m'

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La ley de Tate nos dice que se deberá cumplir la relación
El agua destilada es el líquido de referencia cuya tensión superficial es 0.0728 N/m.
EJEMPLO 2.
El método o experimento de “Du Nouy” es uno de los más conocidos. Se mide la fuerza
adicional ∆F que hay que ejercer sobre un anillo de aluminio justo en el momento en el
que la lámina del líquido se va a romper.
La tensión superficial del líquido se calcula a partir del diámetro 2R del anillo y del valor
de la fuerza ∆F que mide el dinamómetro.

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Anillo metálico introducido en un fluido
El líquido se coloca en un recipiente, con el anillo inicialmente sumergido. Mediante un tubo
que se hace de sifón se extrae poco a poco el líquido del recipiente. Si el anillo tiene el borde
puntiagudo, el peso del líquido.
Al principio se muestra el comienzo del experimento después, cuando se va formando una
lámina de líquido y al final, cuando la lámina comprende dos superficies (en esta situación
la medida de la fuerza es la correcta). Justo antes de romperse, que se ha elevado por encima
de la superficie del líquido sin perturbar, es despreciable.
EJEMPLO 3.
Donde:
P: Es el peso de la columna de agua
F: Fuerza de ascensión capilar:
Ts: tensión superficial del agua por
unidad de línea de contacto entre el
agua y el tubo (≅0,0764 g/cm para agua pura y vidrio limpio).
hc: altura de la ascensión capilar;
d: diámetro del tubo
γa = peso específico del agua
α = ángulo de contacto (en el caso del agua y vidrio limpio este ángulo es cero).

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Observaciones:
En suelos arenosos es común que la ascensión capilar alcance alturas del orden de 30cm a
50cm. Sin embargo, en terrenos arcillosos la capilaridad puede alcanzar hasta los 80 m de
Según Souza Pinto (2003), la altura de ascensión capilar máxima es de pocos centímetros
para pedregullos, 1 a 2 metros para arenas, 3 a 4 metros para el limo y decenas de metros
para las arcillas.

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CONCLUSIONES
En suelo de textura posee gran capacidad de almacenamiento de agua y capilaridad.
Es conveniente tener un terreno donde tenga menor textura gruesa y mayor textura
para mejorar la capilaridad del suelo.
0ara mejorar un terreno de textura gruesa es conveniente prepararlo utilizando
materia org5nica, con esto mejorara la capilaridad, retención de humedad, incremento
de micronutrientes, mejor oxigenación, etc.

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BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
https://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/fuerzas/mecanica-de-suelos-
capilaridad
https://www.slideshare.net/josealexandercamposcolunche3/relacin-agua-suelo-
planta-atmosfera-raspa-ingenieria-agric

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