Ley de Laplace: visitar el siguiente link ( buscar el
power point)
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Visitar el siguiente link sobre tensión superficial y
capilaridad.
Bibliografía:
J.W. Kane (2007). Física. Reverté.
Serway -
Faughn. (2001). Física. Prentice Hall.
Wilson,
Buffa, Lou. Física. Pearson.
Practica para la clase:
1-La tensión superficial sostiene
a un insecto sobre la superficie del agua. Supongamos que la pata del insecto
es esférica. Cuando el insecto se posa en el agua con las seis patas, se forma
una depresión en el agua en torno a cada una. La tensión superficial del agua
genera fuerzas ascendentes sobre ella que tienden a devolver a la superficie
del agua su forma plana. Si la masa del insecto es de 2 x 10 -5 kg y
el radio de cada pie es de 1,5 x 10-4 m, calcula el ángulo θ.Rta:
62º
2- Determine la altura a la que
el agua subiría en un tubo capilar cuyo radio es de 5 x 10 -5 m.
Suponga que el ángulo de contacto entre el agua y el material del tubo es lo
bastante pequeño como para considerarlo cero. Tensión superficial del agua
0,073 N/m. Rta = 0, 29 m
3- Un balón de goma se hincha
hasta un radio de 0,1 m. La presión en el interior es 1,001 x 105 Pa
y la presión exterior es de 1 x 10 5 Pa.¿Cuál es el valor de la
tensión superficial? Rta: 5 N/m
4- La tensión superficial del
agua a 20 ºC es 7,28 x 10 -2 N/m. La presión de vapor del agua a 20
º C es 2,33 x 10 3 Pa. ¿Cuál es el radio de la gota esférica de agua
más pequeña que se puede formar sin evaporarse? Rta. 6,25 x 10 -5 m
Guía 8
Tensión superficial,
capilaridad
1-¿Qué fuerza hay que realizar
para mover un alambre que desliza sobre dos rieles, en forma de U, separados 20
cm si existe una capa de agua en el rectángulo formado por ellos? Υ =
0,073 N/m. Rta: 0,029 N
2- Cada una de las seis patas de
un insecto produce una deformación circular en el agua de 1 mm de radio. ¿Cuál
es el peso máximo del insecto para poder mantenerse sobre el
agua? Υ = 0,073 N/m. Rta: 2,75 x 10 -3 N
3- ¿Cuál es la presión del gas en
el interior de una burbuja de 1 mm de diámetro en el fondo de un vaso con agua
hasta una altura de 12 cm? Υ = 0,073 N/m. Rta: 1468 N/m2
4- Un líquido con una tensión
superficial de 0,04 N/m y una densidad de 1200 kg/m3 posee un
ángulo de contacto de 120° con el material del que está formado un capilar de
0,2 mm de radio. ¿Qué diferencia de altura, con respecto al nivel de un gran
recipiente, adquiere el líquido en el capilar? Rta: 0,017 m
5- Supón que el ángulo de contacto
de la sangre con un capilar es cero, ¿Cuál es el radio del capilar si la sangre
asciende por él 2 cm? Υ =0,058 N/m, δ= 1050 kg/m3.
Rta: 5,6 x 10-4 m
6- Podemos imaginar al xilema
formado por conductos de 0,02 mm de radio que en su parte superior están
cerrados por las hojas , que poseen unos poros de 5 nm (nanómetro)de radio.
Determina: a) La máxima altura que puede alcanzar el agua en un capilar de 5 nm
de radio)La máxima presión, debida a la tensión superficial, que puede aguantar
uno de esos capilares. C)La máxima altura de un conducto si el agua que
contiene aguanta una presión negativa de 32 atm.d)El caudal que atraviesa un
conducto de un árbol de 30 m de altura, si la presión en su parte superior es
in diez por ciento mayor que la necesaria para mantener la columna de
agua. Υ =0,058
N/m, δ= 1000 kg/m3, ɳ=
0,001 Pa s. Rta: 2980 m, 2,92 x 107 N/m2; 331 m;
6,15 x 10-14 m3/s
7- ¿Cuál es la diferencia de
presiones entre el interior y el exterior de un alveolo de 0,1 mm de radio cuya
capa de fluido posee una tensión superficial de 0,004 N/m? Rta:
80N/m2.
8- En un experimento con un
capilar de 0,5 mm de radio de un cierto material, se obtiene que el alcohol
asciende hasta una altura de 1,09 cm. ¿Cuál es el ángulo de contacto entre el
alcohol y el material del capilar? δ= 791 kg/m3, Υ =0,0454
N/m.Rta: 21°28´45¨
9-¿Hasta qué altura puede
ascender el agua, 72,8 x 10-3N/m, por un xilema de un árbol, si los
más delgados tienen como mínimo un radio interno de 2,5 x 10 -2 cm?
Suponer que el ángulo de contacto es cero. ¿Qué presión negativa haría falta
para que el agua ascienda por un xilema hasta la copa de un árbol de 60m de
altura? Rta: 5,9 x 10 -2 m; 5,8 atm
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