Este documento trata sobre la tensión superficial. Explica conceptos como la tensión superficial, la fuerza de tensión superficial y cómo afecta la forma de las superficies líquidas. También cubre temas como la medición de la tensión superficial, los factores que afectan el coeficiente de tensión superficial, y aplicaciones como la formación de burbujas y capilaridad.

1. Módulo II
Tensión superficial

2. Las superficies líquidas
¿Se deforman?

4. TENSIÓN SUPERFICIAL

5. Experiencias en las que se
manifiesta la tensión superficial

6. (A) (B)
Anillo de alambre con un bucle flexible de hilo,
introducido en una disolución de jabón: (A) antes y (B)
después de perforar la película superficial del interior
del bucle

7. EN EL ESQUEMA DE LA
FIGURA AL ALAMBRE
MOVIL DE PESO W1 SE LE
CUELGA UN CUERPO DE
PESO W2.
SIN EMBARGO SE
COMPRUEBA QUE EL
ALAMBRE NO SE CAE
¿CÓMO LO EXPLICA?

8. • El alambre
deslizante horizontal
está en equilibrio
bajo la acción de la
fuerza superficial Fγ
dirigida hacia arriba y
de la tracción hacia
abajo, w1+w2.
Fγ = γ x 2 L
L

9. Fγ = γ x perímetro
F MÁX.
La extracción de un anillo de longitud L, de una
interfase, requiere que se efectúe una fuerza F opuesta
a la fuerza de tensión superficial Fγ. Este método se
utiliza corrientemente para medir la tensión superficial.

10. • ¿Cuáles son las características de la
Fuerza de Tensión Superficial?

11. • Tangente a la superficie de la interfase
• Se opone a la fuerza deformante tendiendo
siempre a disminuir el área de la interfase
• Se aplica en todo el perímetro de la
superficie deformada
• Depende fundamentalmente, de la
naturaleza de las superficies en contacto

12. Efecto de la tensión superficial
• La tensión superficial tiene como principal efecto
el disminuir en lo posible la energía acumulada
en las interfases.
Por ejemplo, un líquido en ausencia de
gravedad adopta la forma esférica, que es la
que tiene menor relación área / volumen.

13. Definición del coeficiente de
Tensión Superficial
El coeficiente de tensión
superficial (γ) es el trabajo (W)
necesario para aumentar en una
unidad el área de una superficie
líquida.

14. • El trabajo dW necesario para aumentar el área de
una superficie líquida en la cantidad dA, es
proporcional a ese incremento
dW α dA
• y la constante de proporcionalidad o trabajo por
unidad de área, es el
COEFICIENTE de TENSIÓN SUPERFICIAL
dW = γ dA γ = dW/dA
Unidades: ergio/cm2 o dina/cm

15. El valor de γ depende de:
• la magnitud de las fuerzas intermoleculares
en el seno del líquido.
De esta forma, cuanto mayores sean las
fuerzas de cohesión en el líquido mayor será
su tensión superficial.
• la naturaleza de los medios en contacto

16. ∀ γ disminuye con la temperatura; el
aumento de la agitación térmica redunda
en una mayor energía de las moléculas
que en mayor proporción tienen la
posibilidad de contrarrestar las fuerzas
intermoleculares de cohesión.
∀ γ disminuye con la la presión;
especialmente cuando una de las
interfases es gaseosa.

17. Valores experimentales del coeficiente de
tensión superficial
Líquido en contacto con aire Temperatura (ºC) oeficientede tensión Superficial (dinas/cm
C
Agua 0 75,6
Agua 20 72,8
Agua 60 66,2
Agua 100 58,9
Aceite de oliva 20 32,0
Alcohol etílico 20 22,3
Benceno 20 28,9
Disolución de jabón 20 25,0
Glicerina 20 63,1
Mercurio 20 465,0
Tetracloruro de carbono 20 26,8
Helio -269 0,1
Neón -247 5,2
Oxígeno -193 15,7

18. CONTACTO ENTRE FASES

19. A Situación A:
Fase sólida: Vidrio
Fase gaseosa: Aire
Fase líquida: Agua
Agua
Situación B:
B Fase sólida: Vidrio
Fase gaseosa: Aire
Mercurio Fase líquida: Mercurio
¿Cuáles son las
diferencias entre estas
dos situaciones?
¿Cómo se explican?

20. (a) (b) (c)
La superficie de un líquido, en la proximidad de una pared sólida,
se curva diferente según sean las relaciones entre la tensión
superficial sólido-vapor γSV , sólido-líquido γSL y líquido-vapor γLV

21. ¿Cuándo un líquido
“MOJA” o “NO MOJA”
la superficie de un sólido?

22. ÁNGULO DE CONTACTO
Es el ángulo “que
contiene al líquido”. Se
forma entre la superficie
del sólido y la tangente
a la interfase líquido-gas
en el punto de contacto
entre las tres fases
(pasando por el líquido)

23. ÁNGULOS DE CONTACTO
Líquido Pared Ángulo de Contacto
Vidrio de sosa y cal 5°
Vidrio de plomo 6°45´
α-bromonaftaleno (C10H7Br) Pirex 20°30´
Cuarzo fundido 21°
Vidrio de sosa y cal 29°
Ioduro de metileno (CH2I2) Vidrio de plomo 30°
Pirex 29°
Cuarzo fundido 33°
Agua Parafina 107°
Mercurio Vidrio de sosa y cal 140°

24. ¿Qué es una BURBUJA?
¿Qué es una POMPA?
¿cómo debe ser la presión
interna respecto de la presión
externa para que existan?

25. • Sabemos que la Fuerza de Tensión superficial
trata de disminuir la superficie de la interfase:
tiende a colapsar la pompa o burbuja
• La Fuerza que se opone a la anterior e impide el
colapso es la originada por la diferencia de
presiones entre el interior y el exterior.
• Será necesario realizar trabajo para lograr un
incremento del tamaño de la pompa
∆P = F / A ∆P = F. l / A . l ∆P = dW / dV
y dado que γ = dW / dA
∆P / γ = dA /dV

26. • Si V = 4/3 π r3 y A = 4 π r2
• dV = 4 π r2 dr y dA = 8π r dr
∆P = dA = 8π r dr = 2
γ dV 4 π r2 dr r
∆P = 2γ LEY DE LAPLACE
r para gotas o
burbujas

27. Ley de Laplace
∆P = 4γ
∆P = para pompas de
r
solución jabonosa
∆P = γ Ley de Laplace
∆P = r para superficies
cilíndricas

28. ¿Qué sucede cuando se abre la válvula?
A simple vista se observa que la pompa más grande crece y la más pequeña se
achica aún más.
La presión en la pompa más grande es inicialmente menor, por lo tanto el aire
fluye de la pequeña a la grande. El equilibrio se alcanza cuando las presiones
internas se igualan. Entonces las curvaturas de las dos pompas deben ser
iguales. Sólo se observará un casquete de la esfera de la derecha.

29. Las pompas siempre tratan de minimizar la
superficie para un volumen dado

30. Apliquemos Laplace en estas dos situaciones:
¿Los sistemas están en equilibrio o evolucionarán de
algún modo?

31. Ascenso y descenso capilar

32. 2.γ
∆P =
R
2.γ
P1=P2+
R
1 P2+ρ.h=P3
θ P3=P4
2
P3≅P4
⇒P5≅P1 ≅P4=P3
5
3 2.γ
3 4 P2+ =P2+ ρ.h
R
2.γ
=ρ.h
R
R = radio del menisco

33. 2γ
= ρ h
R R
R = radio del menisco r
r = radio del capilar
2 γ cos θ
cos θ = r / R =h
ρ r
Ley de Jurin

34. Tenemos un objeto y una Apoyamos el objeto sobre un
interfase líquido gas líquido
Fγ β β Fγ
Gas Objeto
sujetado
Líquido P
Vemos que el sistema se encuentra en equilibrio. Por lo tanto:
ΣFγ(y) = P Σ Fγ cosβ = P
γ perímetro cosβ = P
Para un objeto dado P/ perim = k, por lo tanto el producto γ cos β
debe ser constante e igual a k si el equilibrio es vertical.
La modificación de γ o de β conducirá a un cambio del equilibrio original y,
consecuentemente, a la generación de nuevos equilibrios caracterizados por
otras relaciones P/ perim.

35. Compare la situación: 1 con 2 y 1 con 3
Qué cambió y qué no al pasar de 1 a 2 ó
3 ???

36. Barómetro de Fortín
h0 = ht – 0.123 t + c

37. Corrección por
capilaridad
ht
Flecha
h´t
f = ht – h`t
Tabla de
Kholraush

38. ¿Qué son los tensioactivos?:
Son sustancias que al disolverse en un
determinado líquido, inciden sobre la
tensión superficial del mismo
modificando el coeficiente de tensión
superficial del sistema.

39. Hay tensioactivos que
Aumentan el γ
Disminuyen el γ

40. Aplicaciones de los tensioactivos:
Dentro de ellos, los que disminuyen el
coeficiente de tensión superficial (también
denominados surfactantes) se utilizan en
innumerables aplicaciones:
•productos de limpieza
•Industrias:Farmacéuticas , agro-
alimenticias, cosméticas, metalúrgicas,
textiles, petroleras, de pinturas y
polímeros, etc.

41. Agentes tensioactivos surfactantes
tienden a formar estructuras estables
Las cabezas polares se
orientan hacia el medio
hidrofílico y las regiones no
polares se ponen en Región
contacto entre si. De este hidrofóbica
modo proveen un pequeño
volumen hidrofóbico en un
medio acuoso. Entre ellos
los de cadena hidrofóbica Micela
no muy larga forman
micelas.

42. Los de cadena hidrofóbica más larga como
fosfolípidos o ácidos grasos tienden a
formar liposomas que según el método de
obtención pueden ser:
Bicapas lipídicas que
Unilamelares proveen un volumen
hidrofílico encerrado en
capas lipofílicas
Multilamelares

43. Aplicaciones farmacéuticas
El proceso de micelación juega un rol importante en la
elaboración de preparaciones farmacéuticas, ya que el
medio que proporcionan, facilita la disolución de otros
compuestos
En cosmética y farmacia se
incorporan principios
activos a liposomas los que
debido a su estructura
lipofílica favorecen la
absorción

44. Micelas biológicas
Durante la digestión se
produce la micelación de los
lípidos dietarios para
favorecer su absorción Ácidos Sales
grasos biliares
triglicéridos
Otras estructuras micelares
son las lipoproteínas séricas
fisiológicas (LDL, HDL, etc)
fosfolípido apoproteína
colesterol s triglicéridoss

45. Surfactante biológico
en los pulmones

46. RESPIRACIÓN