Trabajo Practico: Tension Superficial II - Fisica - UBA - Farmacia y bioquimica

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Física

Trabajo Práctico: Tensión Superficial II

2006

Altillo.com

TENSIÓN SUPERFICIAL

OBJETIVO:

Medir el coeficiente de tensión superficial de una solución salina y otra alcohólica, por medio de dos métodos: tensiometría y estalagmometría.

Comparar ambos métodos.

EXPERIENCIA 1: Tensiómetro de Lecompte Du Noüy.

FUNDAMENTO:

El tensiómetro es una balanza de torsión que mide la fuerza necesaria para despegar un anillo apoyado sobre la superficie de un líquido cuyo coeficiente de tensión superficial se quiere medir.

MATERIALES:

· Balanza analítica.

· Tensiómetro de Lecompte Du Noüy.

· Pesas de prueba.

· Pinza.

· Placa de Petri.

· Agua.

· Solución salina.

· Solución alcohólica.

MÉTODO:

Calibrar el tensiómetro según el procedimiento descrito en el TP Nº 3.

Colocar sobre la plataforma del tensiómetro, una placa de Petri limpia llena de agua.

Llevar hasta cero la escala y elevar la plataforma hasta que el anillo se ponga en contacto con la superficie libre del líquido, pero sin dejar que se sumerja.

Ejercer torsión sobre el alambre girando el tornillo con movimiento uniforme, simultáneamente girar el tornillo de la plataforma para mantener horizontal el brazo del tensiómetro. Realizar este procedimiento hasta el momento en que se produce el desprendimiento del anillo de la superficie del líquido.

Leer sobre la escala del tensiómetro las divisiones alcanzadas y obtener el valor de la fuerza externa realizada, utilizando la ecuación de la recta de calibración.

Proceder de la misma manera para la solución salina y la solución alcohólica.

DATOS:

Incertidumbre de la balanza electrónica = ± 0,001 g

Aproximación de la escala del tensiómetro = ± 0,1 divisiones

Aceleración de la gravedad = 980 cm/seg²

Aproximación del calibre = 0,05 mm

π = 3,14159265

RESULTADOS:

Calibración del tensiómetro:

Tabla de divisiones del tensiómetro en función de la fuerza ejercida por las pesas suspendidas en cada lectura:

^{Divisiones(± 0,1 div)}	^{Fuerza (± 1dina)}
⁰	⁰
^5,8	¹⁰²
^11,8	¹⁹⁵
^17,1	²⁹⁹
^24,9	³⁹²
^29,1	⁴⁹⁹
^34,8	⁵⁹²
^40,8	⁶⁹⁴
^52,3	⁸⁹¹

^{Diámetro externo anillo: (15,50 ± 0,05) mm
Diámetro interno anillo: (14,50 ± 0,05) mm
Dext ≈ Dint = Promedio = (15,00 ± 0,05) mm
Calibración: 0,1 div = (2 ± 1) dinas

Determinación del coeficiente de tensión superficial:
Tabla de lecturas obtenidas para los tres líquidos.}

^Líquido	^{Lectura (± 0,1 div)}
^Agua	^37,6
	^37,7
^{Solución Alcohólica}	^29,1
	^29,6
^{Solución salina}	^41,8
	^40,7

^{Tabla de coeficiente de tensión superficial (γ) para los
tres líquidos}

^Líquido	^{F_{ext (± 2 dina/cm)}}
^_Agua	^₇₅₂
	^₇₅₄
^{_{Solución alcohólica}}	^₅₈₂
	^₅₉₂
^{_{Solución salina}}	^₈₃₆
	^₈₁₄

_{^{Expresión correcta del coeficiente de tensión superficial (γ)
para los tres líquidos}}

^_Líquido	^{_{γ (± 0,5 dina/cm)}}	_{^{γ (promedio)}}	^{_{Desvío estándar}}
^_Agua	^_79,8	^_79,9	^_0,2
	^_80,0
^{_{Solución alcohólica}}	^_61,8	^_62,3	^_0,8
	^_62,8
^{_{Solución salina}}	^_88,7	^_87,5	^_1,7
	^_86,4

^{_{γ = (γ prom ± 2S) dina/cm}}
^_Agua	^{_{Solución alcohólica}}	^{_{Solución salina}}
^{_{79,9 ± 0,4}}	^{_{62,3 ± 1,6}}	^{_{87,5 ± 3,4}}

_{^{EXPERIENCIA 2: Estalagmometría.

FUNDAMENTO:
La masa de una gota de un líquido escurrida a través del estalagmómetro es
proporcional al coeficiente de tensión superficial de dicho líquido.
Este método se basa en la comparación de la masa de una gota
de un líquido cuyo coeficiente de tensión superficial es desconocido, con la
masa una gota de un líquido patrón cuyo coeficiente de tensión superficial es
conocido.

γx = ((Mx / nx) / (MH2O / nH2O))x γH2O

γx = tensión superficial desconocida de la solución.
Mx = masa de gotas de la solución incógnita.
nx = Nº de gotas de la solución incógnita.
MH2O = masa de gotas de agua.
nH2O = Nº de gotas de agua.

γH2O = tensión superficial del agua.

MATERIALES:

· Balanza electrónica.

· Estalagmómetro.

· Vasos de plástico.

· Pipeta.

· Agua.

· Solución salina.

· Solución alcohólica.

MÉTODO:
Tarar un vaso de plástico.
Limpiar, enjuagar y cargar el estalagmómetro con agua. Dejar
escurrir el líquido dentro del vaso, contando el número de gotas, luego pesar el
mismo. Realizar por triplicado.

Proceder de la misma manera para la solución salina y la
solución alcohólica.

DATOS:
Incertidumbre de la balanza analítica = ± 0,001 g

γ' (agua)= 72 dina/cm

RESULTADOS:
Agua}}

^{_{Pi (± 0,001 g)}}	^{_{Pf (± 0,001 g)}}	^{_{P 20 gotas (± 0,001 g)}}
^_2,912	^_4,428	^_1,516
^_4,428	^_5,992	^_1,564
^_5,992	^_7,548	^_1,556
	^_Promedio	^_1,545

^{_{Solución alcohólica}}

^{_{Pi (± 0,001 g)}}	^{_{Pf (± 0,001 g)}}	^{_{P 20 gotas (± 0,001 g)}}
^_3,549	^_4,373	^_0,824
^_4,373	^_5,203	^_0,830
^_5,203	^_6,042	^_0,839
	^_Promedio	^_0,831

^{_{Solución salina}}

^{_{Pi (± 0,001 g)}}	^{_{Pf (± 0,001 g)}}	^{_{P 20 gotas (± 0,001 g)}}
^_2,838	^_4,473	^_1,635
^_4,473	^_6,113	^_1,640
^_6,113	^_7,75	^_1,637
	^_Promedio	^_1,637

_{^{γ Solución alcohólica: (38,72 ± 0,05) dina /cm

γ Solución salina: (76,3 ± 0,1) dina/cm

CONCLUSIÓN Y DISCUSIÓN:

Con el método del tensiómetro se miden fuerzas externas, las
cuales se utilizan para determinar , mediante un sencillo cálculo, el
coeficiente de tensión superficial. Una de las causas en el error del método es
que se usó un anillo de cobre y no de platino, que es el adecuado a usar por el
ángulo de contacto que forma. Otra causa importante que incrementa el error es
la complejidad del método: desde el procedimiento para la calibración, hasta la
simultaneidad con que deben moverse los tornillos, incluyendo errores de
paralaje y de determinación de lecturas, el error cometido por el operador es
bastante grande.

Con el método del estalagmómetro, la ventaja es la rapidez de
las determinaciones y la sencillez del método con respecto al anterior. Por esta
razón pueden descartarse errores sistemáticos personales.
Aquí se calculan los coeficientes de tensión superficial
relativos ya que surgen de la comparación con los valores de un líquido patrón
conocido

ANEXO CÁLCULOS AUXILIARES:

Tensiómetro
Calibración:
Fuerza = masa x aceleración de la gravedad
Se hace el cambio de unidades de la masa de las pesas y la aproximación de la
balanza:

F = 0,001g x 980 cm/s2 = 0,98 dinas}}

^{_{Masa (± 0,001g)}}	^{_{Fuerza (± 0,98 dinas)}}
^_0,000	^_0,00
^_0,104	^_101,92
^_0,199	^_195,02
^_0,305	^_298,90
^_0,400	^_392,00
^_0,509	^_498,82
^_0,604	^_591,92
^_0,708	^_693,84
^_0,909	^_890,82

_{^{Calibración: despejando y reemplazando de la ecuación de la recta y = 0,1
división, nos da el valor de la fuerza en dinas
x = 0,1 div / 0,0587 div/dina = 1,706 dinas

Determinación:
Fext= Lectura (div) x 2 (dinas) / 0,1 (div)

γ = Fext / (2 π x Diámetro)

Δγ = ((ΔF/F) + (ΔD/D))
x γ S= √(∑(x-X)2 / n-1)

Estalagmometría

γ/γ’ = (M/n) / (M’/n’) γ = (M/M’) x γ’

M= masa total n= Nº de gotas

Δγ= ((2ΔM/M) + (2ΔM’/M’) + (Δγ’/γ’)) x γ}}