En física esto
se denomina como tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía
necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Esta definición
implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este
efecto permite a algunos insectos,
como el zapatero (Gerris
l acustris), desplazarse por la superficie del agua sin
hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas
intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los
líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a
la capilaridad.
Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la
zona de contacto con un sólido.
Otra
posible definición de tensión superficial: es la fuerza que actúa tangencial
mente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido
en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie. Las fuerzas cohesivas
entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido
como tensión superficial
La tensión
superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en
el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un líquido cada
molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite
que la molécula tenga una energía bastante baja.
Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del
líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido se tiene un gas, existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la
realidad esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y
gas.
Otra manera de
verlo es que una molécula en contacto con su vecina está en un estado menor de energía que si
no estuviera en contacto con dicha vecina. Las moléculas interiores tienen
todas las moléculas vecinas que podrían tener, pero las partículas del contorno
tienen menos partículas vecinas que las interiores y por eso tienen un estado
más alto de energía. Para el líquido, el disminuir su estado energético es
minimizar el número de partículas en su superficie.
Enérgicamente, las
moléculas situadas en la superficie tiene una mayor energía promedio que las
situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del sistema será disminuir
la energía total, y ello se logra disminuyendo el número de moléculas situadas
en la superficie, de ahí la reducción de área hasta el mínimo posible.
Como resultado de
minimizar la superficie, esta asumirá la forma más suave que pueda ya que está
probado matemáticamente que las superficies minimizan el área por la ecuación
de Euler- Lagrange. De esta forma el líquido intentará reducir
cualquier curvatura en su superficie para disminuir su estado de energía de la
misma forma que una pelota cae al suelo para disminuir su potencial
gravitacional.
La tensión superficial se encuentra dentro
de los fenómenos de superficie y esta es la tendencia que posee un líquido para
disminuir su extensión hasta llegar a obtener una energía superficial baja lo
cual hará que este sea estable. En la actualidad se ha permitido demostrar que
para determinar la medición correspondiente a la tensión superficial es
necesario considerar la fuerza, la presión y la deformación que esta puede
presentar. En general es la fuerza producida por una superficie que se
encuentra dividida por la longitud del borde de la misma, es decir su
perímetro. Se le define también como “la fuerza que una superficie ejerce sobre
un contorno, perpendicularmente a él, dirigida hacia el seno de
la superficie y tangencialmente a ella”.
Coeficiente de la tensión
superficial
F1= T .1
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