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

Kapitulu honetan xaboi-ponpa baten gainazal-tentsioa neurtzeko esperimentu bat aurkezten da. Esperimentuak bi atal ditu:

1.- Bolumen ezaguneko xiringa batez xaboi-ponpa bat sortzen da, r₀ erradioduna.

2.- Xaboi-ponpa hori tutu kapilar baten muturrarekin ukitzen da. Ponparen airea tutu kapilarretik irteten da, eta ponpa uzkurtuz doa, guztiz desagertzen den arte.

Oinarri fisikoak

Ponpari airea hornitzeko xiringa zilindriko bat erabiltzen dugu (erradioa 1 cm eta luzera 20 cm):

Xiringaren enboloa amaieraraino eramatean, ponparen r₀ erradioa honela kalkulatzen da:

Eta ateratzen da: r₀= 2.47 cm.

Ondoren, burbuila hori tutu kapilar baten muturrean konektatzen da (tutu kapilarrak R erradioa eta L luzera ditu, goiko irudiak erakusten duen bezala). Airea tututik irteten da, erregimen laminarraz, eta bere biskositatearen arabera, kaudala edo emaria Poiseuille-ren legeaz kalkulatzen da:

G emaria da, edo fluidoaren bolumena denbora unitateko, Dp tutuaren muturren arteko presio-diferentzia eta h fluidoaren biskositatea.

Bestalde, Young-Laplace-ren formulak burbuila baten barruko eta kanpoko presio-diferentzia ematen du, eta izan ere, kasu honetan, tutu kapilarraren muturren artekoa da: Dp=4g /r

Burbuilaren r erradioa denborarekin gutxituz doa, aireak tutu kapilarretik ihes egiten duelako: G= −dV/dt eta V=4pr³/3 .

Beraz, burbuilaren erradioa denboraren menpe kalkulatzeko, honako ekuazioa ebatzi beharko dugu:

Integrazio-mugak honakoak dira: hasieran, t=0 aldiunean, burbuilaren erradioak r₀ balio du eta t aldiunean, berriz, r.

Honela idatz daiteke ponpa desagertzeko behar den denbora (r=0 ordezkatuz):

Beraz, ponpa desagertzeko t denbora neurtuz, xaboi-disoluzioaren gainazal-tentsioa kalkula daiteke: g .

Adibidea

Kalkula bedi xaboi-disoluzio baten gainazal-tentsioa, jakinda burbuilak hasieran r₀=2.47 cm-ko erradioa daukala eta desagertzeko t=57.8 s. behar dituela. Tutu kapilarraren neurriak honakoak dira: R=0.1 cm eta L=10 cm. Airearen biskositatea ere ezaguna izan behar da: h =1.72·10^-5 kg/(m·s).

Datuok goiko adierazpen matematikoan ordezkatuz:

Saiakuntza

1. Aukeran idatz daitezke tutu kapilarraren:

• R, Erradioa (cm), desplazamendu-barrari saguaz eragiten.
• L, Luzera (cm), desplazamendu-barrari saguaz eragiten.

2. Berria botoian klikatu.
3. Puztu botoian klikatu. Xiringaren enboloa desplazatzen hasten da eta burbuila airez puzten du. Azkenean, burbuilaren erradioa r₀ da.
4. Hustu botoian klikatu. Burbuila xiringatik kendu, tutu kapilarrean kokatzen da eta bertatik husten da, guztiz, erabat desagertzen den arte.
5. Burbuilak tutu kapilarrean zehar husteko behar duen denbora kronometratuz, xaboi-soluzioaren gainazal-tentsioa kalkula daiteke.
6. Azkenik, kalkulatutako emaitza egiazta daiteke Erantzuna botoian klik eginez.