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Reporte Prctica No. 4Efecto de la temperatura sobre la tensin superficial
INTRODUCCIN
La tensin superficial depende de la naturaleza del lquido, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, la tensin superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesin disminuyen al aumentar la agitacin trmica. La influencia del medio exterior se comprende ya que las molculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las molculas situadas en la superficie del lquido, contrarrestando las acciones de las molculas del lquido.
Existen distintas ecuaciones empricas que ajustan bien las medidas de a diferentes T:
i) Etvs (1886); Vm es el volumen molar del lquido, para muchas
sustancias k 2,1 erg/K; para metales lquidos k 0,5 erg/K.
ii) Van der Waals (1894); n 11/9 (mayora de los lquidos orgnicos); n 0,8 para el H2
; n 1 para metales lquidos.
La ecuacin de Ramsay-Shields se ha encontrado que tiene validez en muchos lquidos para temperaturas que van hasta las proximidades de la crtica. Sin embargo predice que se har igual a cero cuando t = (tc -6) y se har negativa en la temperatura crtica. Para obviar esta dificultad
()2/3 = k (Tc T 6)
Katayama estableci la siguiente modificacin:
(/)2/3=- (Tc-T)
Donde es la densidad del vapor a la temperatura t, con lo cual = 0 cuando t = tc.
Temperatura crtica y energa superficial molar.
Aunque no existe una sola ecuacin que exprese la variacin de la tensin superficial de todos los lquidos con la temperatura, hay en muchos casos ecuaciones que son lo bastante exactas para ser usadas para fines de interpolacin.
La ms sencilla es la expresin de la variacin, casi lineal, de la tensin superficial con la temperatura:
= 0 (l bT)
Como la tensin superficial se desvanece al llegar la temperatura crtica, la ecuacin puede escribirse como:
= 0 (l -)
La ecuacin lineal ha sido modificada siguiendo dos lneas de razonamiento diferentes: la primera es seguir el plan de Etvs de introducir el volumen molecular elevado a dos tercios como la ecuacin de Ramsay-Shields:
OBJETIVOS
Determinar experimentalmente los valores de tensin superficial de lquidos puros, as como los cambios que pueda sufrir sta con la temperatura.
Calcular la energa de superficie total de los lquidos utilizados en funcin de la temperatura.
Determinar experimentalmente las constantes de Etvs, Katayama y Van der WaalsGuggenheim, las cuales representan modelos matemticos que plantean la dependencia de la tensin superficial con la temperatura.
METODOLOGA
(R1: Los residuos no contaminados pueden regresar a su envase original)
RESULTADOS
Disolvente
Densidad
(g/cm3)
Altura
(cm)
Tensin superficial
(dina/cm)
23C
30C
40C
50C
23C
30C
40C
50C
23C
30C
40C
50C
Agua
(capilar: 0.0219cm)
0.9963
0.9953
0.9945
0.9915
6.8
6.6
6.7
6.4
72.77
70.56
71.57
68.16
6.8
6.7
6.7
6.5
72.77
71.63
71.57
69.22
6.8
6.7
6.6
6.5
72.77
71.63
70.50
69.22
6.8
6.7
6.6
6.6
72.77
71.63
70.50
70.29
Metanol
(capilar: 0.0219cm)
0.7884
0.7910
0.7860
0.7810
2.9
2.8
2.7
2.7
24.55
23.79
22.79
22.65
2.9
2.8
2.7
2.7
24.55
23.79
22.79
22.65
2.9
2.8
2.7
2.7
24.55
23.79
22.79
22.65
2.9
2.8
2.7
2.6
24.55
23.79
22.79
21.81
Etanol
(capilar: 0.0201cm)
0.7868
0.7886
0.7861
0.7716
2.5
2.6
2.6
2.5
21.12
22.02
21.95
20.72
2.6
2.6
2.6
2.5
21.97
22.02
21.95
20.72
2.6
2.6
2.6
2.5
21.97
22.02
21.95
20.72
2.6
2.6
2.6
2.5
21.97
22.02
21.95
20.72
Benceno
(capilar: 0.0251cm)
0.9310
0.8814
0.8814
0.8812
3.0
2.9
2.7
2.4
30.00
27.45
25.56
22.71
3.0
3.0
2.7
2.4
30.00
28.40
25.56
22.71
3.0
2.9
2.7
2.4
30.00
27.45
25.56
22.71
3.0
2.9
2.6
2.4
30.00
27.45
24.61
22.71
ANLISIS DE RESULTADOS.
1. Calcular la tensin superficial de cada temperatura para cada lquido.
Tensin superficial(dina/cm)
DISOLVENTE
23 C
30 C
40 C
50 C
Agua
72.77
71.63
70.50
69.22
Metanol
24.55
23.79
22.79
22.65
Etanol
21.97
22.02
21.95
20.72
Benceno
30.00
27.45
25.56
22.71
Radio:
Tensin superficial:
cos=1
g= 981 cm/s2
h= cm
r= cm3
2. Calcular la energa de superficie total a 40C
W= Energa de superficie en un rea correspondiente
w = A
Clculo de A1
A1= 2 r2
A1= 2 (3.1416) (0.0219 cm)2
A1= 3.0134x10-3 cm2
Disolventes
Tensin Superficial (40C)
[Dina /cm]
W
[Dina/cm]
Agua
70.50
0.2124
Metanol
22.79
0.0686
Etanol
21.95
0.0661
Benceno
25.56
0.0770
3. Determinar el valor de la temperatura crtica y la constante de Etvs para cada lquido
Ecuacin de Etvs:
Agua destilada (T = 23 C):
Agua destilada (T = 30 C):
Agua destilada (T = 40 C):
Agua destilada (T = 50 C):
Metanol (T = 23 C):
Metanol (T = 30 C):
Metanol (T = 40 C):
Metanol (T = 50 C):
Etanol (T = 23 C):
Etanol (T = 30 C):
Etanol (T = 40 C):
Etanol (T = 50 C):
Benceno (T = 23 C)
Benceno (T = 30 C)
Benceno (T = 40 C)
Benceno (T = 50 C)
4. Comparar los valores de las constantes.
Podemos observar que las constantes varan en funcin del tipo de solvente, de su densidad, Tc y claro de la variabilidad en la temperatura. Con ello podemos demostrar que las constantes tambin se ven afectadas al incrementar la temperatura; reflejo de esto es un aumento en el valor de la constate cuanto mayor aumenta la temperatura de cada lquido.
5. Comparar las constantes de los modelos de Etvs y Katayama.
La determinacin de ambas constantes nos permite evaluar el cambio de la tensin superficial de cada uno de los solventes con respecto al cambio en la temperatura en stos. Con ello podemos observar como al incrementar gradualmente la temperatura, el valor de la tensin superficial decrece progresivamente.
CONCLUSIN
Podemos concluir que la tensin superficial de diversos disolventes, se ve claramente afectada por efecto del incremento de la temperatura en ste. El efecto concretamente consiste en una disminucin de la tensin superficial, esto se debe esencialmente a que al incrementar la temperatura en el lquido, las molculas de este se ven aceleradas, es decir, la fuerza de cohesin entre ellas incrementa a tal punto que se pierde la estabilidad de la tensin de la superficie del lquido.
REFERENCIAS
Levine, I. (2004). Fisicoqumica. Vol. II. 5. Espaa: Edit. Mc Graw Hill. pp 659-665
Maron, S. y Prutton, C. (1974). Fundamentos de Fisicoqumica. Mxico: Limusa. pp. 580- 592
Laidler,K. (2007). Fisicoqumica. Mxico: Patria. pp 486-491