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

Burbuilaren eboluzioaren eredua

Saiakuntza

Erreferentziak

Badira zenbait metodo likidoen gainazal-tentsioak neurtzeko. Kapitulu honetan simulatzen den metodoak aurreko kapituluan ikusitako Laplace-ren ekuazioa hartzen du oinarri.

Oinarri fisikoak

Burbuila esferiko baten barruko eta kanpoko aldeen artean presio ezberdina dago. Presio-diferentzia (Dp) aurreko kapituluan ikusitako Laplace-ren ekuazioak adierazten du matematikoki.

Esperimentua egiteko dispositiboa xiringa bat da, manometro batean eta hodi zilindriko batean konektatuta, irudiak erakusten duen bezala.

Manometroa hodi inklinatu bat da, dentsitate ezaguneko olioa dauka, eta pascaletan graduatua dago.

Hodiaren muturra, hasieran, xaboizko disoluzio batean bustitzen da eta atera. Hodiaren muturrean burbuila bat osatzen joango da xiringarekin airea hornitzen diogun heinean. Aldi berean, manometroan ikusten da presioak gora egiten duela eta maximo bat atzematen duela, izan ere, burbuilak esfera-erdiaren forma eta hodiaren erradio bera daukanean.

Presio maximoa atzeman ondoren, airea hornitzen jarraitzen badugu, burbuilaren erradioa hazi egiten da eta presio-diferentzia, burbuilaren barruko eta kanpoko aldeen artean, gutxituz doa erradioarekin, Laplace-ren legeak adierazten duen bezala.

Xiringaren aire guztia (V) burbuilan sartu denean, burbuilaren R erradioak honako erlazioa betetzen du:

Gure kasuan xiringaren bolumena, V= 5 cm³.

Burbuilaren eboluzioaren eredua

Burbuilaren eboluzioaren eredua irudian erakusten da. Xiringarekin airea hornitzen diogun heinean honelako formak hartzen ditu burbuilak:

	Hasieran, burbuilak elipsoide-itxura dauka, izan ere, erreboluzio-elipsoide erdiarena (ardatzak r eta h, irudiak erakusten duen bezala). Izan ere, r , hodiaren erradioa da eta h altuera aldakorra. Horrelako elipsoide baten V bolumena hau da: Ezagutzen badugu xiringak hornitutako V bolumena, orduan burbuilaren h ardatz bertikala kalkula dezakegu.
	Xiringarekin airea hornitzen jarraituz, eta V handituz, burbuilaren itxura esfera-erdia izatera iristen da, alegia h=r egoerara iristen da:
	Ordutik aurrera, burbuilaren itxurak esferikoa izaten segitzen du, R erradioduna, hodiarena baino handiagoa (R>r), eta bere zentroa, hodiaren ertzetik behera, h altueran kokatua, alboko irudiak erakusten duen bezala: Egoera horretan, burbuilaren V bolumena, R erradiodun esfera batena da, baina hodiaren barruko kaskete esferikoaren bolumena kenduta: Ezagutzen baditugu V eta r, hirugarren graduko ekuazio inplizitua daukagu R kalkulatzeko, esate baterako prozedura numerikoez.

Burbuilaren R erradioa kalkulatu ondoren, barruko eta kanpoko presioen arteko diferentzia kalkula daiteke, Dp, izan ere, manometroak markatzen duena, Laplace-ren formularen bitartez.

Saiakuntza

Programa interaktiboak ausazko zenbaki bat asmatzen du gainazal-tentsiorako, honako tartearen barruan: 0.015 eta 0.035 N/m.

Aukeran idatz daiteke:

• Hodiaren r erradioa (cm) zerrenda tolesgarriko bat aukeratuz: 0.180, 0.220, 0.245, 0.300 eta 0.405 cm

Berria botoian klikatu.

• Saguarekin, xiringaren gezi gorria desplaza ezazu astiro-astiro (leihatilaren goiko eta ezkerreko aldean) burbuilari airea  hornitzeko.

Manometroan, presio-diferentzia nola aldatzen den beha dezakegu, Dp. Presio-diferentzia maximoa atzematen denean, orduan, burbuilaren R erradioa eta hodiaren r erradioa berdinak dira (egoera hori oso azkar atzematen da):

Eta hortik gainazal-tentsioa kalkula daiteke, g .

Gainazal-tentsioa amaierako egoeran ere kalkula daiteke, alegia, xiringaren aire-bolumen guztia hornitu denean: V=5 cm³. Orduan  burbuilaren R erradioa kalkula daiteke eta hortik gainazal-tentsioa.

Azken kalkulu hori egiteko kaskete esferikoaren bolumena arbuiatu dugu (ikus bedi azken irudia), alegia, suposatzen da hodiaren erradioa txikia dela burbuilarenaren aldean.

Kalkulu guztiak egin ondoren, Erantzuna botoiari klikatuz emaitzak egiazta daitezke.