Fluidoak

Gainazal-tentsioa

Tantak: Tate-ren legea

Gainazalen kurbadurak
eragindako presioa

Gainazal-tentsioa 
xaboi ponpa batean (I)

Gainazal-tentsioa
xaboi-ponpa batean (II)

Burbuilaren metodoa

Fenomeno kapilarrak

Ponpa bati eusten
dion sokaren forma

Saiakuntza

Erreferentzia

Burbuila baten barruan aireak daukan presio gehigarria neurtuz, burbuila osatzen duen likidoaren gainazal-tentsioa neur daiteke.

Oinarri fisikoak

Ondoko irudiak dispositibo esperimentala erakusten du: A hoditik airea injektatzen da (horia) C tutu kapilarrerantz eta bertan burbuilak osatzen dira. Burbuilak askatu eta ontziaren gainazaleraino desplazatzen dira. M manometroak burbuilaren barruko presio gehigarria neurtzen du.

Airea injektatzeko E onila erabiltzen da (inbutua). Urez beteta dago (urdina) eta L giltza dauka apur bat irekita. Ura tantaka erortzen da oniletik K matrazera eta, apurka apurka, betetzen den heinean, airea ateratzen doa A hodirantz.

Kalkula dezagun presioa burbuilaren barruan eta kanpoan, justu burbuila askatzen den aldiunean:

• Burbuilaren kanpoaldeko presioa:

Burbuilaren kanpoaldeko presioa, bi terminoren batura da: batetik, presio atmosferikoa, p₀ , eta bestetik, r dentsitatedun eta h sakoneradun likido-zutabeak eragiten duena:

p_k=p₀+r gh

• Burbuilaren barrualdeko presioa:

Burbuilaren barrualdeko presioa ere bi terminoren batura da: presio atmosferikoa, p₀,  gehi manometroan dagoen likido-zutabeak eragiten duena. Likido horrek r_m dentsitatea du eta justu burbuila askatzen den aldiunean presio hori maximoa da:

Aurreko kapituluan ikusi dugunez, burbuila baten kurbadurak presio-diferentzia eragiten du burbuilaren barruko eta kanpoko aldeen artean:

Hemen R burbuilaren erradioa da (eta C tutu kapilarrarena). Erlazio horretan 2 faktorea agertzen da, burbuilak alde bakarra duelako (xaboi-ponpa batek ordea, bi alde ditu).

Gainazal tentsioa bakanduz, g, honako adierazpena lortzen da:

1 adibidea:

• Likidoa: ura.
• Kapilarraren erradioa: R=1 mm
• Uraren dentsitatea: r=1000 kg/m³
• Kapilarraren muturraren sakonera: h=3 cm
• Likido manometrikoaren dentsitatea: r_m=800 kg/m³
• Manometroko altuera-diferentzia: h_m=2·2.8 =5.6 cm

Datu horiek ordezkatuz, honako gainazal tentsioa ateratzen da:

2 adibidea:

• Likidoa: glizerina
• Kapilarraren erradioa: R=2 mm
• Glizerinaren dentsitatea: r=1260 kg/m³
• Kapilarraren muturraren sakonera: h=7.2 cm
• Likido manometrikoaren dentsitatea: r_m=800 kg/m³
• Manometroko altuera-diferentzia: h_m=2·6.0 =12 cm

Datu horiek ordezkatuz, honako gainazal tentsioa ateratzen da:

Saiakuntza

Ondorengo applet-ean laborategiko esperimentua simulatzen da. Likido bat aukeratzen da zerrenda tolesgarritik, bere gainazal-tentsioa neurtzeko: ura, olioa, alkohola edo glizerina.

• Desplazamendu-barrari saguaz eragiten, kapilarraren erradioa aukera daiteke.
• Saguarekin, kapilarraren muturraren sakonera alda daiteke gezi gorria gora eta behera desplazatuz.

Hasi botoian klik egin.

Kapilarraren muturrean burbuila osatzen ikusten da, puzten, harik eta askatzen den arte. Justu askatzen den aldiunean, manometroak markatzen duen presioa maximoa da. Une hori harrapatzeko, erabil itzazu Gelditu eta Pausoka botoiak.

Presioa neurtu ondoren, eta kapitulu honetan lortutako adierazpen matematikoa erabiliz, likidoaren gainazal-tentsioa kalkulatzen da, g. Adierazpen horretan, burbuilak osatzen dituen likidoaren dentsitatea, r, eta likido manometrikoaren dentsitatea (olioa), r_m, ezagunak izan behar dira.

Amaitzeko, Erantzuna botoian klikatuz, programak likidoaren gainazal-tentsioa zenbakiz idatzita ematen du, kalkulatutako emaitzarekin konparatu ahal izateko.