UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANCENTRO DE ENGENHARIAS E CINCIAS EXATASDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICACURSO DE ENGENHARIA QUMICA

Tenso superficial

TOLEDO - PR2014Kamila Cavalcante de OliveiraMariana de Barcellos MartinsMarlize BarbosaTamara Larissa Wilhelm

Tenso Superficial

Relatrio apresentado disciplina de Fsico-Qumica, Universidade Estadual do Oeste do Paran - Campus de Toledo.

Professora: Dra. Tatiana Rodrigues da Silva Baumgartner

TOLEDO PR20141. Introduo

As foras que atuam em um lquido so chamadas de foras de coeso e elas vo enfraquecendo medida que a distncia entre as molculas aumenta. As molculas presentes na superfcie de um lquido interagem, ento, com as molculas mais prximas que estariam localizadas em seu interior. Essas molculas do interior exercem uma fora de atrao sobre as molculas da superfcie do lquido. As foras atrativas entre duas molculas so significativas at uma distncia de separao que conhecido como alcance molecular. Em geral, esse valor prximo de 1,0.107 cm.A tenso superficial se caracteriza por uma espcie de membrana formada na superfcie que tende a comprimir o lquido. Se um lquido tem uma interface com seu prprio vapor, cada molcula da camada superficial est submetida a uma fora resultante no nula, dirigida para o interior do lquido, devida s demais molculas. A dimenso de tenso superficial de fora por unidade de comprimento.As foras de tenso superficial esto relacionadas com a rea superficial da gota que ir se formar e a tenso superficial do lquido trabalhado. Assim: (01)

Um mtodo muito utilizado para medir a tenso superficial de um lquido o mtodo do peso da gota. A gota ir se desprender do restante do lquido no instante em que as foras de tenso superficial que a sustentam forem iguais a fora peso exercida pela gota de lquido. A Figura 1 ilustra o momento em que a gota de desprende do lquido.

Figura 1 Gota se desprendendo do lquido.

Considerando que a gota possui uma massa ideal mi, no momento em que ocorre o equilbrio das foras peso e tenso superficial, tem-se:(02)

Substituindo a equao 01 em 02:(03)

A partir da equao 03, pode-se determinar a tenso superficial, pela Lei de Tate:(04)

A massa ideal de gota que ir se desprender do fluido no igual a massa real de lquido que cair, pois deve-se levar em conta que a gota se desprende totalmente do lquido abaixo do final do duto por onde o escoa o lquido. Considera-se assim um fator de correo conhecido como coeficiente de contrao que determinado experimentalmente. A massa da gota obtida ser sempre menor que a massa ideal da gota, assim:(05)

O fator de correo uma funo do raio do tubo e do volume da gota, e tambm da temperatura. Levando em considerao o fator de correo possvel reescrever a Lei de Tate, para a massa real da gota:(06)

Onde m a massa real da gota, f o fator de correo, g a acelerao da gravidade e r o raio do tubo.Com o intuito de minimizar os erros, os experimentos so feitos com mais de uma gota, e ento a massa total (mt) de liquido dividida pelo nmero total de gotas empregadas (n). A equao 06 pode ser expressa em funo da massa de apenas uma gota, da seguinte forma: (07)

2. Objetivos

O objetivo desta prtica determinar o efeito de trs distintas concentraes de glicerol na tenso superficial, calculando esta por meio do mtodo do peso da gota (Lei de Tate).

3. Materiais e mtodos

3.1 Materiais

Paqumetro; Balana analtica; Suporte universal; Garra para bureta; Bureta; Bqueres; gua destilada; Gelo; Recipiente plstico; Soluo contendo 95% de gua destilada e 5% de glicerol; Soluo contendo 70% de gua destilada e 30% de glicerol; Soluo contendo 50% de gua destilada e 50% de glicerol;

3.2 Procedimento

A tenso superficial foi medida pelo mtodo da gota, para isso pegou-se uma bureta que j estava fixada em um suporte universal e mediu-se seu dimetro com o auxilio de um paqumetro. A primeira amostra introduzida na bureta continha gua resfriada a 20C, e prosseguiu-se p experimento realizando a contagem de 30 gotas. As gotas foram recolhidas em um bquer, pesado anteriormente. Sendo assim, aps o recolhimento do lquido a massa foi novamente medida com o auxlio de uma balana analtica. Este processo foi realizado em triplicata. O mesmo procedimento descrito foi executado para as solues.

4. Resultados e discusso

Os dados da coleta de gotas de gua esto expressos na Tabela 1. Sendo a massa do bquer de 34,11 g e a massa de gua coletada no mesmo bquer sem descartar a amostra em nenhuma das medidas, ou seja, a massa de gua da coleta 2 a diferena entre a massa de (bquer + gua) da coleta 2 e da coleta 1.

Tabela 1. Dados coletados experimentalmente da massa de gua.ColetaMassa (bquer + gua) (g)Massa (gua) (g)

136,162,05

238,172,01

340,111,94

Atravs da Equao (07) foi possvel calcular o dimetro da gota, sabendo que o valor da tenso superficial da gua de , o nmero de gotas igual a 30 e utilizando de fator de correo . Para a primeira coleta tem-se que:

Para as demais massas foram feitos clculos semelhantes e os resultados encontram-se na Tabela 2.

Tabela 2. Raio da gota de gua para cada coleta.ColetaRaio (m)

10,00244

20,00239

30,00231

Mdia0,00238

O raio medido por meio do paqumetro foi de 0,0007 m, logo, o raio encontrado de 0,00238 m tem um erro de 70,59%.A partir do raio encontrado foi possvel calcular a tenso superficial para as solues utilizadas de gua com glicerol. Nas Tabelas 3, 4 e 5 encontram-se os dados de coleta para diferentes concentraes de glicerol.

Tabela 3. Dados para soluo de 5% Glicerol para 95% de gua.ColetaMassa (bquer + soluo) (g)Massa (soluo)(g)

136,061,95

238,031,97

339,971,94

Tabela 4. Dados para soluo de 30% Glicerol para 70% de gua.ColetaMassa (bquer + soluo) (g)Massa (soluo)(g)

136,061,95*

238,041,98

340,102,06

*Para esta medida foram coletadas 29 gotas de soluo.

Tabela 5. Dados para soluo de 50% Glicerol para 50% de gua.ColetaMassa (bquer + soluo) (g)Massa (soluo)(g)

136,162,05

238,071,91

339,951,88

A partir da Equao (07) e os dados das Tabelas 3,4 e 5, com um fator de correo e um nmero de gotas igual a 30, pode-se calcular a tenso superficial para as solues. Para o primeiro caso, tem-se que:

Os demais clculos para a tenso superficial foram anlogos e esto expressos na Tabela 6, onde a tenso 1 referente a 95% de gua para 5% de glicerol, tenso 2 referente a 70% de gua para 30% de glicerol e a tenso 3 referente a 50% de gua para 50% de glicerol. Tabela 6. Tenso superficial para as diferentes concentraes de gua e glicerol.Coleta(N/m)(N/m)(N/m)

10,071070,073520,07471

20,071800,072160,06961

30,070700,075080,06852

Mdia0,071190,073590,07095

A partir das tenses encontradas e das porcentagens de glicerol, plotou-se um grfico como mostrado na Figura 2.

Figura 2. Grfico da porcentagem de glicerol versus a tenso superficial das solues.

O melhor ajuste para os pontos encontrados foi um ajuste polinomial, porm no se sabe se este representa bem os dados, pois h somente trs medidas e essas no so suficientes para concluir algo mais concreto. Entretanto, por conhecimento da densidade do glicerol, que 1,26 g/cm3, ser maior que a da gua, pressupe-se que quanto mais glicerol houver na soluo maior a massa do mesmo e, consequentemente, maior a tenso superficial das solues. Pelo ajuste encontrado na Figura 2, pode-se calcular a tenso superficial do glicerol a 40% e 60%, sendo y a porcentagem de glicerol e x a tenso superficial, como mostrado a seguir: Para 60% de glicerol:

Para 40% de glicerol:

Como se pode perceber os valores no esto condizentes com o esperado, portanto o ajuste no foi satisfatrio. Os erros referentes ao experimento podem ter contribudo para a tendncia dos dados, sendo estes os erros operacionais, possveis erros no preparo das solues, oscilao da balana.

5. Concluso

Observou-se que os dados no foram satisfatrios, porm sabe-se que a densidade do glicerol maior que a da gua. Sendo assim, conforme se aumenta a porcentagem de glicerol na soluo, o mesmo tambm ocorre para sua massa, fazendo com que a tenso superficial se eleve. Isto no foi observado nos resultados devido a erros operacionais como na observao da quantidade de gotas coletadas, erro no preparo das solues e erros associados oscilao da balana.

6. Referncias

Apostila da professora

Disponvel em: Acessado dia: 10/11/14.

Disponvel em: http://200.17.141.35/egsantana/fluidos/tension/tate/tate.htm Acessado dia: 10/11/14.