Tensión Superficial Ejercicios

Tensión superficial ejercicios

Resolver los siguientes problemas: 1) Calcular la tensión superficial de un líquido que mediante una varilla móvil de 5 cm equilibra una fuerza de 2,5 gf. Respuesta: 0,5 gf/cm 2) Calcular la altura a que ascenderá el agua en un capilar de 0,5 mm de radio. Respuesta: 3 cm 3) ¿Cuál será la tensión superficial del acohol cuya densidad es 0,8 g/cm ³,si asciende mediante un capilar de 0,3 mm de radio hasta 2 cm?. Respuesta: 23,5 dyn/cm 4) Calcular el radio de un capilar tal que colocado en mercurio este asciende 5 mm. Si el peso específico del mercurio es de 436 dyn/cm ³. Respuesta: 1,3 mm 5) ¿Cuál es la tensión superficial de un líquido que es equilibrado en una boquilla mediante una varilla de 3 cm con una pesa de 2,8 gf?. Respuesta: 0,9 gf/cm 6) ¿Cuál es la altura a que llega el éter en un capilar de 0,8 mm de radio (δ = 0,7 g/cm ³), si su tensión superficial es 0,016 gf/cm?. Respuesta: 0,9 cm 7) Calcular la tensión superficial de un líquido cuya densidad es 0,75 g/cm ³ y asciende por un tubo capilar de 0,5 mm hasta 1,8 cm. Respuesta: 0,0351 gf/cm 8) La tensión superficial de un líquido es 26 dyn/cm y su densidad es 1,2 g/cm ³. Calcular el radio del tubo capilar mediante el cual asciende 2,5 mm. Respuesta: 0,1 mm Responder el siguiente cuestionario: 1) ¿Cómo explicaría el fenómeno de tensión superficial?. 2) ¿Qué ejemplos puede dar?. 3) ¿Cómo puede variar la tensión superficial?. 4) ¿Cuál es el papel de los detergentes?. 5) ¿Qué es capilaridad?.

6) ¿Qué leyes rigen la capilaridad? Y ¿cómo se enuncia?.

¿Qué diámetro deberían tener los capilares del xilema de los árboles si la tensión superficial fuera una explicación satisfactoria de cómo la savia llega a la copa de un pino gigante de 100 m de4 altura? Suponer que la tensión superficial y la densidad de la savia es igual a la del agua, y que el ángulo de contacto es nulo.

Ejercicio 6.1: Calcular la tensión capilar máxima, en gr/cm2 en un tubo si el menisco tiene φ = 5µ. Calcular hc, ascenso capilar máximo.

Introducimos un tubo de 0,1 mm de radio en agua y ésta asciende 13 cm por el capilar, mostrando un menisco cóncavo que forma un ángulo de 30º con la pared del tubo. ¿Cuál es la tensión superficial del agua?

Datos:

;

¿Qué efecto tendría duplicar el área de la sección transversal de un tubo capilar sobre la altura que el líquido ascendería en el capilar?

a)

0,707

b)

1,414

c)

0,342

La tensión superficial del agua es 7,3.10-2 N/m a 20ºC y la presión de vapor del agua a la misma temperatura es 2,3.103 Pa. ¿Cuál es el radio de la gota esférica de agua más pequeña que se puede formar sin evaporarse?

a)

63.106 m

b)

75.106 m

c)

55.106 m

Calcula el ascenso capilar del agua pura a 20ºC, en capilares de radios 1 mm, 0,5 mm y 0,1 mm, comparándolos con los hallados por métodos experimentales 1,454; 2,955 y 14,854, respectivamente. Datos: s = 7,3.10-2 N/m; r = 0,9982 g/mL; g = 9,81 m/s2.

a)

2,50; 2,97 y 15,35 cm

b)

1,49; 2,97 y 14,85 cm

c)

1,49; 3,50 y 12,90 cm

La savia sube en los árboles por un sistema de tubos capilares de radio r = 2,5.10-5 m. El ángulo de contacto es 0º. La densidad del agua es 103 kg/m3. ¿Cuál es la máxima altura a que puede subir la savia en un árbol a 20ºC?

a)

0,59 m

b)

0,73 m

c)

1,20 m

A 25ºC la densidad y tensión superficial del mercurio son 13,53 g/mL y 0,484 N/m, respectivamente. ¿Cuál sería la depresión capilar del mercurio en un tubo de vidrio de 1 mm de diámetro interno si suponemos un ángulo de contacto de 180º? Desprecia la densidad del aire. a)

2,50 cm

b)

1,46 cm

c)

0,92 cm

http://downloads.gphysics.net/UACh/Odontologia/UACH-Fisica-en-la-Odontologia-1-5-HidrodinamicaEjercicios.pdf 1. Si en 1 mm2 existen 65000 capilares y si suponemos que ocupan el 50% de la superficie en un corte atreves de la dentina en la zona próxima a la pulpa, que radio tiene un capilar? (1.56 μm) 2. Si temperaturas sobre 45 C y bajo 26 C generan dolor, la compresibilidad es de 4.55x10-10 1/Pa y la expansión térmica 4.2x10 -2 1/K cual son las presiones dentro de los capilares de la dentina para ambas situaciones? Asuma la temperatura corporal como 36.7 C. (7.67x10 8 Pa, -9,89x10 8 Pa) 3. Asumamos que el capilar en la dentina de deja describir como un cilindro de largo 6 mm, radio como se calculo en 1, la viscosidad es de 15 www.gphysics.net – UACH-1.5 Hidrodinamica-Versión 05.08 1.003 × 10 −3 Pa s y que existen 65000 capilares por mm2 , cual es el flujo para cada una de las presiones del ejercicio anterior? (-1.95x10 −5 m3 /s, 2.51x10 −5 m3 /s) 4. A que velocidad media del liquido corresponde cada caso para el que le fue calculado el flujo en el ejercicio anterior. (-39.0 m/s, 50.3 m/s ) 5. Si el capilar se abre al exterior y el efecto capilar comienza a “extraer” fluido, cual seria la presión que origina la tensión superficial? Suponga una tensión superficial total de 7.197x10 −2 Pa m. (9.20x10 +4 Pa) 6. Que velocidad del fluido implica la presión calculada en 5? Use la misma forma de calcular en la 3 y 4. (4.68x10 −3 m/s) PROBLEMAS TEMA 9 1) Se forma una película líquida de agua, cuya tensión superficial es de 75 mN/m, en un bastidor rectangular de 3 dm de lado, cuyo lado móvil se ha desplazado 2 cm de su posición inicial, como se representa en la figura. Se pide calcular:

a) Energía necesaria para crear dicha película. b) Fuerza necesaria para que el lado móvil del bastidor se mantenga en la posición mostrada en la figura. c) Trabajo que realizaría el sistema para volver al equilibrio si no existiese dicha fuerza. 2) Con agua jabonosa, de tensión superficial 35 din/cm, se crea una burbuja de 1 cm de radio y espesor despreciable. Calcular: a) Trabajo necesario para crearla.

b) Diferencia de presión debida a su curvatura. 3) Disponemos de dos tubos capilares, uno con la mitad de radio que el otro. El primero se introduce en una cubeta que contiene un líquido que lo moja. El segundo se introduce en otra cubeta que contiene otro líquido que también lo moja y que tiene doble densidad y tensión superficial que el primero. Suponiendo que el ángulo de contacto sea el mismo en ambos casos, ¿cuál líquido alcanzará mayor altura en su tubo? ¿Qué ocurriría si ambos líquidos tuviesen igual densidad? 4) Introducimos un tubo cilíndrico, de 1 mm de diámetro, en el interior de una cubeta que contiene agua. Sabiendo que el líquido asciende por el tubo hasta una altura de 25 mm, calcular el ángulo de contacto entre el líquido y el tubo. 5) Con un cuentagotas se vierten 100 gotas de agua, de tensión superficial 75 mN/m, que tienen una masa total de 2’46 g. De la misma forma, se pesan otras 100 gotas de otro líquido, obtenidas con el mismo cuentagotas, resultando su masa total 1’09 g. Hallar la tensión superficial de este último. 6) Con un cuentagotas hacemos gotear un mismo volumen de dos líquidos de igual densidad. Con uno de ellos logramos obtener 80 gotas y con el otro 100. ¿Cuál de ellos tiene mayor tensión superficial? 7) En un líquido se sumergen dos tubos del mismo material pero de distinto grosor, 25 µm y 0’1 mm de diámetro respectivamente. El líquido alcanza en el primero una altura superior en 8 cm a la alcanzada en el segundo. Sabiendo que el líquido moja a los tubos, que su densidad es de 2’5 g/cm3 y que su tensión superficial es de 400 din/cm, se pide: a) Calcular el ángulo de contacto del líquido con los tubos. b) Calcular la masa que tendrá una gota obtenida con cada uno de los tubos. c) Calcular el número de gotas que se obtendría de cada tubo con 1 cm3 de líquido. 8) En el platillo de una balanza se cuelga un cuerpo cilíndrico, de 1 cm de radio y 4 cm de altura. En el otro platillo se ponen las masas necesarias para equilibrar la balanza. Posteriormente se sumerge el cuerpo en agua, hasta la mitad de su altura. Para restablecer el equilibrio es necesario añadir 5’8 g al primer platillo. ¿Cuál es la tensión superficial del agua en la que se sumerge el cuerpo? RESPUESTAS Tema 9 1) a) W = - 9 10-4 J b) F = 45 10-3 N c) W = 9 10-4 J 2) a) W = - 8’8 10-5 J b) ∆P = 14 Pa 3) El primero, h1 = 2 h2. Con igual densidad: , h1 = h2 4) α = 35º 5) σ2 = 3’3 10-2 N/m 6) El primero: σ1 = 1’25 σ2 7) a) α = (87’7)º b) m1 = 3’2 10-6 kg ; m2 = 1’3 10-5 kg c) n1 = 781 gotas ; n2 = 192 gotas 8) σ = 8 10-2 N/m

μm)