Tensión superficial
Haga el experimento siguiente:
Tome un pequeño trozo de papel muy fino (como el de los
cigarrillos) y colóquelo con cuidado sobre la superficie de un
vaso con agua de manera que flote, luego, también con mucho
cuidado coloque sobre el papel flotante un alfiler metálico.
Cuando transcurra algún tiempo el papel mojado se hundirá
y podrá ver como el alfiler queda flotando sobre la superficie
del agua. Si observa cuidadosamente el alfiler "flotante" verá
que aparentemente está soportado por una suerte de débil
membrana superficial que no se rompe por el peso del alfiler.
Este efecto aparentemente inexplicable se debe a la tensión
superficial.
Las moléculas del líquido
En el dibujo de la
izquierda se
representan las moléculas de un
líquido contenido en un recipiente como una pequeñas
esferas rojas.
Aunque un líquido se adapta a la forma del recipiente que lo
contiene, mantiene un volumen fijo al contrario que los gases.
Esta integridad del líquido se debe a que las moléculas
están sometidas a fuerzas de atracción-repulsión
interactivas y en equilibrio que las mantienen a cierta distancia fija,
si esta distancia tiende a alterarse por cambos de presión, la
fuerza correspondiente crece en valor para mantenerla, por tal motivo
los líquidos son casi incompresibles y no cambian el volumen de
manera apreciable cuando se someten a bajas presiones.
En el dibujo puede apreciarse que las moléculas del interior del
líquido están sometidas a las fuerzas de
interacción en todas direcciones, mientras que las de la
superficie solo tienen tres componentes de esta fuerza.
En este caso, las fuerzas de interacción entre las
|
|
moléculas de la superficie tiene una componente bien equilibrada
en el plano horizontal, de manera que unas moléculas
están "agarradas" a las otras como lo estaría un puente
colgante sujeto por cuerdas, esto produce cierta pequeña
resistencia a la rotura de la superficie. A este efecto se le llama tensión superficial y es
esta resistencia adicional la que hace a nuestro alfiler flotar. esta
tensión superficial está presente en mayor o menor medida
en todos los líquidos.
Mas detalles
En realidad para que el alfiler flote, su superficie debe estar
cubierta de una fina capa de grasa (cosa que se garantiza al
manipularlo con las manos) esta grasa repele el agua, por lo que el
alfiler "empuja" con su peso la superficie del agua sin interactuar con
ella, un cuerpo que se "moja" es decir no repele al agua,
entraría en contacto con las moléculas de la superficie
de esta y formaría parte del sistema hundiéndose
irremisiblemente.
Muchas sustancias aumentan considerablemente la tensión
superficial del agua, entre ellos los jabones y detergentes, por tal
motivo son productores de mucha espuma, la fuerza de la membrana
superficial puede formar incluso burbujas estables por largo tiempo que
el agua sola no puede hacer.
Como el recipiente mostrado en el punto anterior tiene un
diámetro considerable, se
ha representado la superficie del agua como un plano perfecto, en la
realidad esto no es así, en la zona de contacto del
líquido con los bordes del recipiente, en dependencia de la
naturaleza de las fuerzas moleculares interactivas del líquido
con el sólido del recipiente, la superficie del líquido
se
eleva o desciende formando los que se conoce como menisco, es decir la superficie del
líquido se curva.
|
|
Si el material del
recipiente tiene fuertes
fuerzas de atracción con el líquido como es el caso del
agua y el vidrio limpio, este "trepa" por la
superficie del recipiente y nuestra membrana toma forma de U alargada
(como el puente colgante), por el contrario si hay rechazo entre el
líquido y el sólido como el caso del vidrio engrasado, o
entre mercurio y vidrio, la superficie toma forma de U
alargada pero invertida.
Debido a este efecto algunos líquidos
|
si se introduce un tubo de afinidad al líquido muy delgado
dentro de un recipiente conteniéndolo, el líquido puede
ascender notablemente por el tubo. Este fenómeno se conoce como capilaridad y los tubos que lo
producen se llaman tubos capilares.
|
