A TENSÃO SUPERFICIAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS – UNIFAL

INSTITUTO DE QUÍMICA

Gabriela Constansio 2015.2 07.029

Luana Caroline 2015.2.07.011

email: [e-mail]

TENSÃO SUPERFICIAL

                                               

Alfenas – MG

Setembro/2016

1. Objetivo:

 Determinar a tensão superficial da água.

Materiais necessários:

• Balança de dois pratos (Δx±0,003) (Anexo –Figura 1) - composta por dois pratos equidistantes em um eixo central.
• Balança digital (Δx±0,0001g) – utilizada para aferir os pesos pequenos.
• Paquímetro (Δx±0,05mm) – serve para realizar medições internas, externas, de profundidade e de ressaltos. 
• Béquer graduado de 50 mL de uso geral de laboratório.
• Água destilada
• Anel de metal
• Areia
• Espátula
• Papel para pesagem
• Garra
• Haste
• Fio de cobre

1. Fundamentação Teórica:

A tensão superficial é o fenômeno responsável por permitir que determinados objetos, embora tenham densidade maior do que a da água possam flutuar sobre a superfície dela. A tensão superficial faz com que a superfície de um líquido aja como uma membrana. Dentro de um líquido as moléculas sofrem forças de atração mútua, porque as demais moléculas estão igualmente distribuídas em todas as direções, o que faz com que a força resultante sobre ela seja zero, já as moléculas que estão na superfície do líquido são puxadas para dentro do líquido porque elas sofrem atração apenas pelas moléculas que se encontram abaixo delas. [1]

Deste modo, existe uma forte tendência de que as moléculas que se encontram dentro de uma camada superficial sejam puxadas para o interior do líquido e, por isso, a superfície do líquido tende a se contrair espontaneamente nesta direção, diminuindo a área da superfície. [2]

1. Procedimento:

Inicialmente, com um paquímetro mediu-se o diâmetro interno e externo do anel de metal.

Em uma balança de dois pratos, previamente zerada, mediu-se a massa do anel de metal (m1) pelo método da dupla pesagem de borda.

Montou-se o sistema com o béquer contendo água, de modo que o anel de metal se encontrasse submerso a aproximadamente 0,5 cm da superfície e no centro sem encostar nas paredes ou no fundo do béquer.

Pelo método da dupla pesagem, mediu-se a massa necessária para que o anel de metal fosse arrancado da água (m2), exatamente no momento em que rompe com a superfície.

Com os valores obtidos, aplicou-se à equação:

[pic 1]

Onde:

• m1: massa do metal
• m2: massa necessário para que atingir a tensão superficial
• g: aceleração gravitacional
•  Rint : o raio interno do anel.
• Rext : os raios externos do anel.

1. Resultados e discussão:

Nas tabelas abaixo, encontram-se os o diâmetro interno e externo do anel de metal medido com o paquímetro (Tabela 1), e a massa do metal (m1), massa necessária para romper a tensão superficial (m2) e seu respectivo valor de tensão superficial (Tabela 2):

[pic 2][pic 3]

[pic 4]

A partir do resultado encontrado foi possível identificar um erro bastante relevante do resultado encontrado com o resultado da literatura (0,0729 N/m). Esse erro provavelmente está relacionado com o manuseio da balança de dois pratos, pois qualquer movimento brusco ou perca de desequilibrio da mesma, causa erros no resultado final.

O erro pode ter acontecido também, durante o momento próximo da quebra da tensão superficial, pois a balança pode não ter sentido o real valor do peso da areia devido ao papel não estar encostando no prato balança.

Conclusão:

É possível concluir que a tensão superficial é uma camada na superfície do líquido que faz com que sua superfície se comporte como uma membrana elástica, dificultando que o objeto adentre ou saia da água.

1. Questões:

1. Da aula anterior, você determinou o intervalo possível de medidas e a precisão da balança de dois pratos. Faça o mesmo para o paquímetro. 

        Precisão = 0,05 mm

        Intervalo de medidas = [0,05 mm – 155,70 mm]

2.  Descreva, através de texto, desenhos ou esquemas, quais forças estão agindo sobre o anel de metal na primeira e na segunda pesagem. Onde está agindo a força da tensão superficial? O que acontece com o empuxo da água e do ar? 

Na primeira pesagem (pesa somente o anel de metal pendurado com o fio de cobre) as forças que agem sobre esse objeto são: força de tensão (para cima) e a força peso (para baixo). Já na segunda pesagem (quando o anel de metal está submerso na água) agem as seguintes forças: a força de empuxo (para cima), a força peso (para baixo). E, quando ele está na superfície passa a agir a tensão superficial (para baixo, ou seja, o líquido exerce uma força que tenta trazer o objeto de volta para a água). Na imagem abaixo é possível observar o que foi dito anteriormente, onde a bolinha da direita, na superfície, possui forças para baixo. Uma molécula na superfície do liquido é sujeita a forças de coesão das moléculas das camadas abaixo do liquido. Assim, a superfície age como uma “membrana” que tende a comprimir o líquido, ou seja, puxa-o para baixo no caso de um objeto dentro da água, ou 'empurra' para cima dificultando a sua entrada no líquido, caso esteja fora da água.