Fluidos |
Tensión superficial Gotas. Ley de Tate Presión producida por la curvatura de una superficie Tensión superficial de una pompa de jabón (I)
Método de la burbuja Fenómenos capilares Forma de la cuerda |
Fundamentos físicos | |
En esta página, se describe una experiencia para la medida de la tensión superficial de una pompa de jabón. El experimento consta de dos etapas 1.- Con una jeringa de volumen conocido se produce una pompa de jabón de radio r0. 2.-Se pone en contacto la pompa de jabón con el extremo de un tubo capilar de radio R y longitud L. El aire de la burbuja sale por el tubo, la burbuja se va deshinchando hasta que desaparece.
Fundamentos físicosLa jeringa que usamos para producir la burbuja es de forma cilíndrica, de radio 1 cm y de longitud 20 cm. Al empujar el émbolo hasta el final de su recorrido se forma una pompa cuyo radio r0 es donde r0=2.47 cm. Se conecta la burbuja al extremo del tubo capilar de longitud L y radio R. El aire que circula por el tubo se comporta como un fluido viscoso, aplicamos la ley de Poiseuille suponiendo que el aire fluye en régimen laminar. donde G es el gasto o volumen de fluido que fluye en la unidad de tiempo, Dp es la diferencia de presión entre los extremos del tubo, y h es la viscosidad del fluido. La fórmula de Young-Laplace nos da el valor de la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la burbuja, o entre los extremos del tubo capilar, Dp=4g /r El radio de la burbuja disminuye con el tiempo al escaparse el aire por el tubo capilar, G=-dV/dt. Siendo V=4pr3/3 el volumen de la burbuja, una esfera de radio r. La ecuación que nos describe la variación del radio r de la burbuja con el tiempo será En el instante t=0, el radio de la pompa de jabón es r0, y en el tiempo t es r. Integrando entre estos límites se obtiene. El tiempo t que tarda en desaparecer la burbuja, r=0 es A partir de la medida del tiempo t, se despeja la tensión superficial g de la solución jabonosa. Ejemplo. Determinar la tensión superficial de una solución jabonosa, sabiendo que el tiempo que tarda en desaparecer una burbuja de radio r0=2.47 cm es de t=57.8 s. El capilar empleado tiene un radio R=0.1 cm y una longitud de L=10 cm. Dato, la viscosidad del aire es de h =1.72·10-5 kg/(m·s).
Actividades
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Rämme G. Surface tension from deflating a soap bubble. Phys. Educ. 32 (3) May 1997. pp 191-194.