Sesión 4 Unidad 1 (04-11-24) - Contenido educativo
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El otro día vimos hasta la viscosidad y aquí en esta unidad, pues entre la viscosidad y el estado fundido hay materia.
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Pero vamos a ver primero el estado fundido y luego ya pasamos a la tensión superficial porque aquí vamos a tratar también de viscosidades.
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Entonces, hay contenidos, como os vuelvo a decir, que esta unidad, si nosotros vemos teoría de viscosidad, tensión superficial, densidad,
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luego todo se va a ver otra vez ya con prácticas más a fondo en la unidad 5.
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O sea, lo vais leyendo, vais entendiendo algo porque luego se vuelve a dar todo.
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Entonces, hemos observado y hemos comentado que hay ciertos fluidos, por ejemplo el ketchup,
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que van cambiando su viscosidad. Vamos a ver de qué depende el que varíe la viscosidad.
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Sabemos que la bacteria se presenta en los tres estados que pasemos, sólido, líquido y gas.
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Y una misma sustancia puede pasar de un estado a otro, esto se verá luego otra vez
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Otra vez, en la unidad 3, variando la temperatura y la presión.
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Entonces, vamos a ver, por ejemplo, qué es la fusión.
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La fusión es un cambio de estado.
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La fusión es el paso de sólido a líquido.
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Por ejemplo, la vaporización es el paso de líquido a gas, ¿vale?
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Que puede ser por evaporación o por ebullición.
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Tanto la fusión como la vaporización necesitan aporte de calor.
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Y la sublimación, paso de sólido a gas directamente, también necesita aporte de calor.
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Luego están los estados inversos, pero bueno, no nos vamos a entretener ahora.
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Sí sabemos que la fusión es el paso de sólido a líquido.
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Mientras dura el cambio de estado, esta fusión, la temperatura no cambia, ¿vale?
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Y luego, ¿qué ocurre? Que si hay impurezas, pues la temperatura de fusión también cambia, ¿vale?
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Es una de las prácticas que hay es crear el punto de fusión.
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Bueno, os lo voy diciendo tal y como está aquí. La mayoría de las sustancias, excepto el hielo, al fundir aumenta su volumen. Cada sustancia funde a una temperatura fija. Por eso decimos que cuando una sustancia a la presión de una atmósfera funde a esa temperatura, si la presión es de una atmósfera, se le llama punto de fusión.
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¿Vale? Vamos a repasar qué era la reología. La reología estudia, es una ciencia aparte de la física, que estudia la deformación y el flujo. Entonces, estudia qué capacidad tiene un material de fluir cuando es sometido o se le somete a una fuerza.
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¿Vale? Vamos a ver este ejemplo, fijaos aquí abajo, vamos a ver que dependiendo del tipo de fluido, pues se le somete a una fuerza, vamos a ver, que se ve muy bien en el vídeo, cuál es más viscoso de los dos.
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Vemos aquí, si volvemos a animarla, si vuelve la animación otra vez, a ver, ¿ves? De los dos, bueno, vemos que el fluido blanco es menos viscoso que el azul. El azul es más viscoso, ¿vale? Fluye menos, se mueve menos.
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Entonces, la viscosidad nos indicaba la resistencia de un fluido a fluir debido al rozamiento interno que tienen las moléculas. ¿De qué depende la viscosidad? Repasemos que depende de la temperatura, que dijimos, depende de la velocidad de agitación del líquido también y depende del tiempo de agitación.
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Vamos a ver tres. Por ejemplo aquí, vamos a ver la relación viscosidad-temperatura. Esta es una tabla, que no tienes que saberla de memoria, donde vemos las viscosidades del agua a distintas temperaturas.
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Empezamos, fíjate, a 0 grados en centipoises, la viscosidad del agua es 1,790. Sin embargo, el otro día hablábamos de este dato a 20 grados centígrados, la viscosidad del agua es 1,000 centipoises, centipoises.
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Y según vamos aumentando la temperatura, vemos que la viscosidad va disminuyendo. Luego la viscosidad disminuye de los líquidos, disminuye al aumentar la temperatura. Fíjate, a 100 grados centígrados, ¿qué baja es? ¿Qué diferencia con una viscosidad a cero grados?
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Pero es porque las moléculas, al calentarlas, pues esas fuerzas que las mantiene unidas de cohesión, pues son menores, ¿vale?
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Entonces, pues el líquido es menos viscoso.
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Sin embargo, bueno, vamos a ver esta tabla.
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Vemos, representamos en esta representación, tenemos viscosidad representada frente a la temperatura en grados centígrados.
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Vemos cómo el aceite, vemos que es la viscosidad. Al ir aumentando la temperatura hacia la derecha, la curva va hacia abajo, la viscosidad disminuye. En el agua, lo mismo. Según vamos yendo hacia la derecha, según va aumentando la temperatura, la viscosidad disminuye.
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Sin embargo, en un gas, según va aumentando la temperatura, la viscosidad aumenta. Y como dije el otro día, que en los gases, como las moléculas en los gases están tan separadas, tienen menos importancia esas atracciones, que prácticamente son nulas.
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Entonces, al aumentar la temperatura, digamos que adquieren un grado de agitación mayor, con lo cual los choques entre ellas y con las paredes del recipiente son mayores, con lo cual la viscosidad aumenta.
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Bueno, esto que tenéis aquí de los gases es lo que acabamos de decir. Los gases, a medida que aumenta la temperatura, la viscosidad del gas aumenta. Y esto lo acabamos de decir también.
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Vamos a ver, estas autoevaluaciones yo recomendaría que las fuerais haciendo todas, como vais repasando la unidad, ¿vale? Bueno, todo esto lo tengo aquí en la presentación, pero está muy bien aquí, o sea, es lo mismo, la presentación es lo mismo, es igual que esto, ¿vale?
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Vamos a ver cómo también la viscosidad depende de la velocidad de agitación, ¿vale?
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Mirad, tenemos aquí la representación, representamos la viscosidad frente a la velocidad de agitación, de deformación.
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Entonces, aquí hay una recta donde la viscosidad, un tipo de fluidos donde esta viscosidad se mantiene constante,
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Es una línea horizontal. Este tipo de fluidos que a medida que vamos agitando, la velocidad de deformación es mayor, la viscosidad se mantiene constante.
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Bueno, pues estos fluidos se les llaman newtonianos. Luego, en el caso de que esa viscosidad aumente, al aumentar la velocidad, se le llama dilatante.
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Con esta curva quizás tenga otra forma hacia arriba, pero bueno, se ve claramente que va aumentando la viscosidad con la velocidad.
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Y en el pseudoplástico, pues vemos que va disminuyendo la viscosidad a medida que aumenta la velocidad.
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Vale, pues son pseudoplásticos.
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Tanto el dilatante como el pseudoplástico son no newtonianos.
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Entonces, mirad, cuando removemos con un agitador un líquido puede pasar que la fuerza necesaria para mover el agitador aumente a medida que aumenta la velocidad de giro. Entonces, esa relación entre la velocidad de giro y la fuerza aplicada es constante.
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¿Vale? Bueno, pero en este caso lo que tenemos es en esta gráfica la viscosidad frente a la velocidad. Por ejemplo, aquí tenemos en una unidad, que es donde tengo yo…
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A ver si la veo la gráfica. En una gráfica que tenemos aquí, estas dos.
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Vemos en una de ellas, la de la derecha, la viscosidad frente a la velocidad de cizalla, vemos los newtonianos, la línea horizontal, y luego los dilatantes hacia arriba y los pseudoplásticos hacia abajo.
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Pero lo que os acababa de decir, que si hacemos mayor esfuerzo frente a la velocidad de cizalla, si es newtoniano, cuando uno aumenta, aumenta el otro.
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Quiere decir que es una línea recta. Y lo mismo los dilatantes, tenemos hacia arriba, y los pseudoplásticos hacia abajo. Pero bueno, esta no la tenéis. Simplemente es por enseñaros el ejemplo que con que veáis esta de aquí nos basta la representación de la viscosidad frente a la velocidad que se halla.
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¿Vale? Los newtonianos esta viscosidad no varía. Bueno, entonces aquí tenéis la definición. Un fluido es newtoniano, aquel cuya viscosidad no depende de la velocidad de giro ni del tiempo, sino que se mantiene constante.
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Por ejemplo, pues la miel, jarabes de glucosa, aceite y agua. Un fluido pseudoplástico, vemos aquí tenemos que los no newtonianos que son los pseudoplásticos y los dilatantes. El pseudoplástico es aquel cuya viscosidad disminuye con la velocidad de agitación. Es este de abajo, el pseudoplástico.
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Vemos que la viscosidad, que está representada en el eje Y, disminuye al aumentar la velocidad, es decir, Zaya, ¿vale?
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Y el dilatante, la viscosidad aumenta hacia arriba, que es lo que tenéis aquí.
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Dilatante es aquel cuya viscosidad aumenta con la velocidad de giro, ¿vale?
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Por ejemplo, una cola, arena mojada.
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Pseudoplástico, la viscosidad disminuye con la velocidad de giro.
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¿Por qué disminuye con la velocidad de giro? Porque debido a la agitación, esta agitación hace que las moléculas se ordenen y favorezca su desplazamiento y entonces está menos viscoso.
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La viscosidad es justo el impedimento.
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Pues ejemplos, tenemos aquí la mayonesa, zumo de tomate, chocolate fundido, ejemplos de pseudoplásticos.
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hidroplásticos. Y también vemos, veíamos que la viscosidad dependía de la temperatura,
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ya tenemos aquí, antes habíamos visto, la viscosidad depende de la temperatura, de la
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velocidad de giro y del tiempo. Entonces, del tiempo, pues la viscosidad, si depende
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del tiempo, tenemos dos tipos, solamente vamos a ver, isotrópicos y reopécticos. Los isotrópicos
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en aquellos la viscosidad disminuye a medida que aumenta el tiempo
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y en los reopécticos la viscosidad aumenta con el tiempo.
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Vamos a ver el viscosímetro rotacional que habíamos visto el otro día,
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habíamos visto el ejemplo de lo que es el viscosímetro rotacional.
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Este nos permite determinar cómo se comporta un fluido.
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Consistía en unos discos metálicos que se conectaban a un motor
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que se hace girar en el interior de un fluido.
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Vamos a ver un ejemplo, un dibujo, aquí, de un viscosímetro rotacional.
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Vamos a ver aquí, por ejemplo, estos.
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Les hay de varios tipos.
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Entonces, vemos que hay este husillo, estos husillos,
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que son de distintos grosores según la viscosidad del líquido.
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Se les hace girar dentro de un fluido.
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Entonces, nos indica la viscosidad. Cuanto más viscoso es el fluido, más le cuesta. La fuerza que tiene que hacer es más alta, ¿no? Bueno, es un dispositivo que rota, que genera un par de fuerzas al flotar directamente sobre el fluido y nos permite obtener directamente viscosidades dinámicas, ¿vale?
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y es muy útil y se utiliza para muchos tipos de líquidos.
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Estos son dos modelos diferentes.
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Bueno, pues estamos aquí con el viscosímetro rotacional.
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Nos mide la viscosidad absoluta o dinámica.
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Vamos a ver.
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Bueno, pues habíamos visto el ensayo fundido, nos habíamos adelantado y estábamos en los líquidos.
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Vamos a ver, habíamos visto de los líquidos, ¿os acordáis? Vimos todo esto, la densidad de los líquidos, vimos el ejemplo del ignómetro, que estas plásticas luego se ven, los densímetros y adiómetros, que son parecidos.
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Habíamos visto viscosidad, teoría, algunos tipos de viscosímetros y aquí veíamos el viscosímetro rotacional. Este modelo es igual que el que tenemos en el laboratorio.
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Sí que es verdad que el husillo lleva ahí una señal. Entonces, el líquido, el nivel del líquido tiene que llegar justo a la señal del husillo. Igual necesitamos añadir un poquito más de líquido.
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Vamos a hacer la determinación, tenemos unos pocos tarros, en cada uno de ellos un tipo de líquido y se introduce, lo tenemos preparado y vamos eligiendo el husillo, ya lo veremos dependiendo del tipo de viscosidad que tengan.
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Bueno, vamos a ver ahora lo que es la tensión superficial
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Pero, bueno, me gustaría que vierais un vídeo antes de explicaros la tensión superficial
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Porque vais a hacer un poco, bastante idea de qué es
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Pero tenemos el problema de que yo pongo el vídeo y no hay sonido
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Cuando yo pongo la grabación, como yo sí que lo escucho, pues en la grabación sí que aparece el sonido
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Pero tenéis los subtítulos, o sea, lo podéis ir leyendo
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Pero vais a ver que curioso, porque cuando os voy a explicar lo de estas moléculas que están aquí y el por qué ocurre esto de la tensión superficial, lo vais a entender mejor.
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Entonces vamos a ver dónde lo tengo.
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¿Dónde lo tengo?
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Aquí.
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Un minuto.
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Yo creo que estaba aquí.
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Este vídeo que es muy interesante.
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Bienvenidos a un nuevo episodio de Cienciabit.
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Hoy voy a hablar de la tensión superficial.
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La tensión superficial es un fenómeno físico
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en el que la superficie de un líquido se comporta como una membrana elástica.
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En el interior del líquido, cada molécula se encuentra rodeada por otras moléculas
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en todas las direcciones, de forma que las fuerzas atractivas entre ellas se compensan.
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En cambio en la superficie, al no haber más moléculas fuera, éstas se atraen con más
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fuerza formando una fina barrera. Tenemos aquí estos dos pequeños recipientes. En
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uno de ellos voy a poner agua y en el otro alcohol etílico, también llamado etanol.
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Simplemente dejándola caer de plano, la cuchilla se sujeta sobre la superficie del agua.
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Ahora vamos a intentar lo mismo sobre el etanol.
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Directamente se hunde.
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Voy a probar con más cuidado.
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Nada.
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La débil tensión superficial del alcohol no es capaz de sujetar la cuchilla.
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Ahora voy a poner unas gotas de alcohol a ver qué pasa.
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La cuchilla se hunde al disminuir la tensión superficial.
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Voy a colocar esta cuchilla de cúter con este alambre doblado.
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También lo podéis hacer con un tenedor.
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y ahora hago lo mismo con esta aguja. A continuación voy a añadir un poco de lavavajillas. Se trata de
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un jabón o mejor dicho de un detergente. Lo disuelvo en agua y lo añado con cuidado de no
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salpicar. Ha sido casi instantáneo. Los jabones y detergentes disminuyen la tensión superficial.
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Eso hace que el agua pueda penetrar mucho mejor en la ropa al lavarla, además de disolver las grasas.
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Vamos a soltar unas gotas de alcohol sobre esta superficie lisa de vidrio
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Y ahora lo mismo pero con agua en vez de alcohol
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Voy a poner limaduras de hierro sobre el agua
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Gracias a la tensión superficial del agua conseguimos que la mayor parte del hierro no se hunda
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Ahora vamos añadiendo alcohol
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Vemos como casi todas las limaduras de hierro han ido a parar al fondo
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La tensión superficial del etanol es un tercio de la del agua.
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Moja mucho más que el agua.
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En cambio, la tensión superficial del mercurio es seis veces superior a la del agua.
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Es por ello que el mercurio, a pesar de ser un líquido, no moja.
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La tensión superficial es la responsable de la forma casi esférica de las gotas de agua.
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La capilaridad es un fenómeno relacionado con la tensión superficial
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y la adherencia de los líquidos a las superficies.
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A continuación vamos a intentar construir un tubo capilar, que no es más que un tubo muy muy fino.
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Ahora con cuidado, utilizando un trapo para no cortarnos, vamos a partir el tubo
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y vamos a ver qué tal funciona nuestro tubo capilar.
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Vamos a poner un poco de agua con colorante.
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También podríamos hacer este experimento con una varilla gastada de bolígrafo o también con el tubo de un bote de perfume, por ejemplo.
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Aquí voy a hacer una demostración de la capilaridad con un trozo de servilleta de papel plegado en forma alargada.
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Observamos cómo el agua teñida sube por el papel, dado que es un medio poroso.
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Lo mismo podríamos hacer con un azucarillo, por ejemplo.
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Es gracias a la capilaridad, como consiguen las plantas, que el agua suba con los nutrientes.
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Tengo estas dos finas láminas de vidrio, son dos puertas de microscopio,
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que las coloco una junto a la otra de forma que queda un espacio muy reducido entre las dos.
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Así podremos ver la acción capilar del agua al subir entre las dos láminas de vidrio.
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Vamos a empezar ahora con la tensión superficial.
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Después de haber visto el vídeo, os acordáis al principio que la tensión superficial del agua
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es aproximadamente 1,73 dinas partido por centímetro en el sistema tegesimal
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y sin embargo la del alcohol es la tercera parte, o sea que la tensión superficial del agua es bastante alta.
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Vemos que las moléculas de líquido, de los líquidos AB, se atraen entre sí debido a las fuerzas que hay entre ellas.
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Estas fuerzas son las fuerzas intermoleculares, las fuerzas de cohesión.
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Veíamos en el vídeo unas pocas moléculas dentro de un líquido que entre ellas se atraían en todas las direcciones.
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Aquí solamente está dibujada esta, pero imaginaos aquí dentro del líquido muchas moléculas.
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Entre ellas se atraen de tal forma que la resultante se anula,
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pero en esta otra molécula que está, es que hay atracción en todas las direcciones,
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una molécula que está en la superficie se siente atraída hacia adentro por otras moléculas de líquido,
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pero ¿qué ocurre? No es que no haya moléculas en la parte de arriba,
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pero las moléculas en el aire es un gas, están mucho más distanciadas,
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entonces la atracción que hay de esta molécula con las que están en el interior es más fuerte
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Y la resultante es hacia abajo, con lo cual se crea como una especie de tirantez aquí en la superficie.
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Eso es lo que ocurre, pero porque las fuerzas tiran más hacia abajo.
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Entonces, lo que tenéis aquí, que las moléculas que se encuentran en la superficie del líquido son atraídas hacia el interior
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y dan lugar a una superficie lisa y tirante.
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Esta fuerza es el origen de la tensión superficial, que es igual en cualquier punto de la superficie.
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La superficie se contrae con el objeto de tener la menor superficie posible.
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Por eso las gotas de agua son casi esféricas, porque la esfera es la figura geométrica que tiene el área o superficie más pequeña para un determinado volumen.
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Los líquidos cuando caen, caen libremente formando gotas. Estas gotas son esféricas.
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Bueno, entonces vamos a definir la tensión superficial. Se puede definir diciendo qué y qué unidades tiene. Que la tensión superficial es el trabajo necesario, vemos este símbolo, el trabajo necesario para aumentar la superficie de un líquido por unidad de área, o sea, trabajo dividido entre superficie.
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Y también se puede definir la tensión superficial como la fuerza que actúa sobre una longitud de la superficie de un líquido, ¿vale?
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Entonces sería tensión superficial igual a F fuerza por unidad de longitud.
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Entonces, ¿son las mismas unidades una que otra? Pues vamos a ver que sí.
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Bueno, vamos a ver aquí, tengo yo en esta unidad la definición de tensión superficial,
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¿Lo veis aquí? La tensión superficial es la fuerza de atracción por unidad de longitud que ejercen las moléculas de un líquido sobre las moléculas de la superficie, por unidad de longitud.
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¿Vale? Bueno, entonces lo que estamos viendo de las unidades es que, viendo estas definiciones, como el trabajo necesario para aumentar esa superficie libre de líquido con unidad de área o la fuerza que actúa sobre la unidad de longitud de la superficie,
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Veremos las unidades en el sistema internacional. Trabajo, julio, en el sistema internacional serían julios partido por superficie. Las superficies son metros cuadrados.
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Tienen las mismas unidades que fuerza por unidad de longitud. Julio partido por metro cuadrado, que es trabajo dividido entre superficie.
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El julio es trabajo, que es fuerza por desplazamiento. Luego un julio es un newton por metro. La unidad de fuerza en el sistema internacional es el newton y el metro la longitud. Julio igual a newton por metro es trabajo, igual a fuerza por espacio.
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dividido entre metro cuadrado
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simplificamos este metro de arriba
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con uno de aquí abajo
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y nos queda N partido por metro
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lo vemos, mucho se utiliza
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bueno, para la tensión superficial
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en el sistema internacional
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las unidades son N dividido entre metro
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en el sistema de ejesimal
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la unidad de fuerza es la dina
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y de longitud es el centímetro
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luego en el sistema de ejesimal
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son dina partido por centímetro
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¿vale?
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luego ya las equivalencias
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No os perdéis esto de memoria, ya lo iremos viendo, ¿vale?
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Entonces, bueno, lo que tenéis aquí, que la existencia de una superficie implica una separación entre dos medios.
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Esta superficie de separación es la interfase.
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Bueno, pues hemos visto que esa tirantez que hay en la superficie del líquido,
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Por debido a esa fuerza que tienen estas moléculas de la superficie, esas fuerzas atractivas que van hacia abajo, es lo que hace que esa superficie sea más pequeña y tira.
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Entonces, como consecuencia de la tensión superficial, vamos a ver dos fenómenos, que son la formación de meniscos y la capilaridad.
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Bueno, vamos a ver esto, ya sabéis lo que es el menisco, tenemos aquí este dibujo, ¿lo veis?
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El A y el B lo que pasa es que son diferentes, ahora veremos.
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Entonces, ¿qué es un menisco de un líquido? Pues esa superficie curva que se forma en un tubo estrecho, ¿vale?
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Cuando vamos a hacer una lectura en el laboratorio, una buena lectura, ponemos, imaginaos que esto es un tubo de ensayo, un matrack, ponemos a la altura de los ojos esta recta, ¿vale? Para no cometer error. Para hacer una buena lectura del volumen hay que ponerse con los ojos a esta altura de la barriga, el menisco.
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Entonces, ¿por qué se forma el menisco?
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Bueno, pues veréis, las fuerzas de un líquido, esas que atracían a todas las moléculas, se llaman de cohesión.
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Sin embargo, cuando se siente atraído el líquido por el tubo, por ejemplo, se llaman fuerzas de adhesión, de adherencia.
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Entonces, estos meniscos se forman cuando las fuerzas de adherencia,
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si el líquido se atrae a las paredes del recipiente, se llaman fuerzas de adherencia,
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porque son diferentes las moléculas del líquido a las paredes.
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Entonces, cuando las fuerzas de adherencia entre las moléculas del líquido y de las paredes
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son distintas a las fuerzas de cohesión que hay entre las moléculas del líquido,
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entonces se forman los meniscos, cuando son diferentes.
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Pueden ser mayores, pueden ser menores, pero tienen que ser distintas, ¿vale? Cuando son diferentes. Bueno, entonces vamos a ver, ¿veis en estos tres dibujos cómo en el de la izquierda este líquido moja a las paredes?
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lo veis, se forma el menisco. Aquí, ¿qué ocurre? Que ese ángulo que tenemos por dentro
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del líquido con las paredes es de 90 grados. Aquí no se forma menisco. En este caso, en
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el B, lo estoy señalando, y en el C sí se forma menisco, pero como lo que se mide es
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el ángulo por dentro del líquido, pues vemos que este ángulo es mayor de 90 grados. En
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En el caso, sí se forma el menisco, pero es distinto.
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En este caso, no hay menisco, el ángulo es 90, y en el de la izquierda, en el A, sí lo hay.
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Entonces, tenemos ahí que entre el sólido, las paredes, y el líquido, se forma un ángulo de contacto.
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Se mide con respecto al interior del líquido.
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Se mide con respecto al interior del líquido.
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Este es el ángulo más pequeño, como sube hacia arriba, medimos este ángulo pequeño.
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aquí el centro del interior del líquido es de 90 y aquí es mayor, ¿lo veis?
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Bueno, pues ocurre que cuando el ángulo es menor de 90, que es el caso A,
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el líquido moja, este líquido está mojando al sólido, entonces se dice que es cóncavo, ¿vale?
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Cuando este ángulo es mayor de 90, el líquido no moja el sólido, lo veis, va justo al revés, entonces este ángulo es mayor de 90 grados, no moja el sólido.
00:30:24
Ese menisco es convexo y cuando el ángulo es de 90 grados, que es este del medio, cuando el ángulo es de 90 grados, en este caso no se forma menisco.
00:30:45
En el caso A, el líquido sí moja el sólido, el ángulo es pequeño, menor de 90, y en el caso C, el líquido no moja el sólido, ese ángulo es mayor de 90 grados.
00:30:56
Ese menisco es convexo.
00:31:08
Bueno, ¿cómo varía la tensión superficial de los líquidos con respecto a la temperatura?
00:31:11
Pues disminuye. Al aumentar la temperatura, la tensión superficial disminuye.
00:31:18
Tenemos aquí resumido los detergentes y jabones, los que habéis visto, que se llaman tensioactivos.
00:31:23
¿Qué es lo que hacen? Disminuye el ángulo de contacto entre el sólido y el líquido y hacen que el líquido moje al sólido.
00:31:32
Esto se llama tensoacidos. Son sustancias que disminuyen el ángulo de contacto del sólido y el líquido. En nuestro caso A, que son más pequeños, ¿no? Entonces, hace que el líquido moje más al sólido. Por ejemplo, los detergentes y los jabones, ¿vale? Actúan modificando la tensión superficial del líquido.
00:31:39
Sin embargo, los impermeabilizantes, estas sustancias actúan haciendo que el líquido deje de mojar al sólido impermeable, no te mojas. Actúan al revés, hacen que el líquido deje de mojar al sólido.
00:31:59
Bien, vamos a ver ahora el otro fenómeno que era la capilaridad. Vemos en este caso el agua que está subiendo por dos capilares, uno es más ancho que el otro. El de la izquierda tiene mayor radio que el de la derecha.
00:32:14
¿Qué es la capilaridad? Es el ascenso de un líquido por el interior de un tubo estrecho, cuando este moja el sólido.
00:32:35
Cuando estos dos líquidos, en este caso, veis que el ángulo es pequeño, en este caso el líquido moja el sólido.
00:32:43
Sin embargo, en el mercurio, veis aquí a la derecha, en el mercurio esas fuerzas de cohesión son mayores que las fuerzas de adherencia y el líquido se forma en un menisco convexo.
00:32:50
El líquido no moja el sólido, ¿vale? Entonces, decimos por capilaridad, asciende el líquido por el interior del tubo estrecho, donde este moja el sólido. Ocurre en la mayoría de los líquidos.
00:33:00
Entonces, esta ley, es la ley de Jurín, que habla de la altura que se alcanza dentro de un tubo.
00:33:13
Vemos que aquí en este, de la izquierda, este tubo estrecho, por este tubo la altura que se alcanza es mayor,
00:33:22
porque decimos que la altura que se alcanza según esta ley, porque falta aquí el coseno de tita, el ángulo,
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en el mejor de los casos
00:33:37
cuando el ángulo es muy pequeño
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el coseno de 0 grados es 1
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entonces ponemos 2
00:33:44
vemos que
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como tenemos en el denominador
00:33:48
al calcular la altura
00:33:51
con la que sube el tubo
00:33:53
está en el denominador
00:33:55
el radio del capilar
00:33:56
vemos que esa altura que alcanza es inversamente
00:33:57
proporcional al radio
00:34:00
es decir, a menor radio
00:34:02
como tenemos este estrecho
00:34:03
la altura es mayor
00:34:05
Vemos porque está en el denominador. Entonces, esta altura es inversamente proporcional al radio del tubo.
00:34:06
Luego, la altura que alcanza es igual a 2 por la tensión superficial y por el coseno del ángulo, dividido entre la densidad por la gravedad y por el radio.
00:34:18
¿Vale? Donde H es la altura del líquido alcanzado, la tensión superficial, vemos la densidad, G la aceleración de la gravedad y R el radio del tubo capilar. Haremos algún ejercicio de estos de capilaridad.
00:34:28
Bueno, entonces, práctica que se hace en el laboratorio, que esto yo os voy a decir dónde vienen estas formulillas, no os agobiéis porque luego cuando hagamos la práctica con el estalamómetro, pues volveremos a repasarlo.
00:34:45
Simplemente que os tenéis que ir familiarizando con las unidades.
00:35:06
Este es un estalamómetro, ¿vale?
00:35:10
Entonces, lo que se hace es, bueno, es de vidrio, es pequeñito.
00:35:14
Lo que se hace es ver, ¿veis?
00:35:19
Por la parte de abajo y por donde salen las gotas.
00:35:21
Tenemos aquí un dibujo con la gota.
00:35:24
Ahora veremos por qué y cuándo cae la gota, ¿vale?
00:35:27
Entonces, el estalamómetro se utiliza mucho para medir esta tensión superficial del griego medidor de gotas.
00:35:31
con la bureta, que también la utilizamos para llegar a la tensión superficial.
00:36:01
Nosotros vamos, escogemos una bureta que vaya, sabéis lo que es una bureta, lo vais leyendo.
00:36:05
Vamos a ir dejando, o con un cuentagotas, vamos a ir dejando caer gotas.
00:36:11
Entonces, la gota, sabéis la forma que tiene, para tener la menos superficie posible, tiende a ser esférica.
00:36:15
Entonces, vemos que empieza a formarse la gota, pero no cae al principio.
00:36:22
Cuando cae es por algo. ¿Por qué es debido que caiga antes o después? Pues esa fuerza que la mantiene unida sin caer es debido a la tensión superficial.
00:36:28
Entonces, ¿ahora de dónde sale esta fórmula? Bueno, como hemos dicho que la gota se va formando poco a poco, cuando su peso es lo suficientemente grande, aquí tenemos que corregir algo, la gota se estrangula y cae.
00:36:37
La tensión superficial no es igual al peso de la gota, es proporcional, es proporcional al peso de la gota, esa fuerza.
00:36:51
La fuerza esa del peso de la gota es proporcional a la tensión superficial.
00:37:01
Voy a poner la pizarra y vamos a demostrar de dónde sale esto.
00:37:05
Entonces, imaginad que tenemos la gota que se va formando.
00:37:11
Entonces, hay una fuerza que mantiene unida a la gota antes de caer. La mantiene unida, se va formando, esa fuerza hace que no se caiga. ¿A qué es igual esa fuerza?
00:37:16
a la tensión superficial por y por 2 pi r, que es la longitud de la circunferencia del capilar, ¿vale?
00:37:36
La longitud de la circunferencia es 2 pi r.
00:37:46
Entonces, el peso de la gota sería P es igual a la masa por la gravedad.
00:37:49
Bueno, pues cuando esta F, esta fuerza es la que la mantiene a la gota sin caer.
00:37:56
Cuando la gota se va formando, cuando el peso de esa gota iguala a esa fuerza que la mantiene a la punta sin caerse, cuando ese peso de la gota es igual a esa fuerza que la mantenía unida y debido a la tensión superficial, entonces la gota cae.
00:38:01
Luego vamos a igualar estos dos términos y decimos que en ese caso la gota cae justo en el momento en que esa fuerza es igual al peso, o sea, el peso ya iguala a la fuerza que la tenía ahí sin caer.
00:38:18
Bueno, pues lo igualamos y entonces nos queda que tensión superficial por 2πr es igual a el peso de la gota.
00:38:30
Bueno, pero resulta, podemos despejar la tensión superficial, la despejamos, que es igual a mg partido por 2πr.
00:38:41
pero resulta que una gota es muy pequeña
00:38:51
entonces lo que hacemos es coger un volumen determinado que añada muchas gotas
00:38:57
entonces el estalamómetro por ejemplo tiene un volumen, tiene dos enrases
00:39:04
entonces es un volumen dentro del que viene un número de gotas
00:39:09
se cuentan varias gotas dentro de un volumen, correspondientes a un volumen
00:39:14
Con lo cual, la fórmula, porque es muy difícil saber el peso de una sola gota, la fórmula nos quedaría la masa es igual al volumen por la densidad, multiplicamos por la gravedad, este es el volumen V, la densidad, un volumen V determinado que entra dentro del número de gotas, dividido entre 2 pi r, pero lo vamos a poner también dividido entre n, porque hemos puesto ahí un número de gotas, ¿vale?
00:39:19
Luego, fijaos en esta fórmula, que no la tendréis de memoria y ya os digo,
00:39:48
pero que aquí os sonaría todo a chino.
00:39:53
Veis que la tensión superficial es igual al peso dividido entre L,
00:39:56
que es la longitud de la circunferencia 2πR.
00:39:59
Luego vemos que es mg dividido entre 2πR.
00:40:03
Y aquí ya, como hemos contado, un volumen que tiene un número N de gotas,
00:40:05
ya nos sale esta fórmula, tensión superficial es igual a, lo veis,
00:40:11
Es decir, volumen por densidad por gravedad dividido entre 2πr y por n, como hemos hecho aquí en esta demostración.
00:40:15
Tensión superficial es igual a volumen por densidad por gravedad dividido entre 2πr por n, aunque he puesto n mayúscula, no pasa nada.
00:40:24
De ahí es donde sale la fórmula esta de la tensión superficial.
00:40:33
Después, cuando vamos a hacer la práctica, lo que hacemos es utilizar un líquido de referencia conocido, por ejemplo, el agua destilada.
00:40:37
Y entonces, tenéis aquí muchas formulillas, no os liéis, porque, claro, esto es para que os vaya sonando.
00:40:47
Por la forma del estalamómetro, pues tenemos que contar entre enrase y enrase, y en un par de enrases, cuántas gotas caen.
00:40:56
Depende de si el líquido sea que tenga más tensión superficial o menos, el número de gotas que se hacen es diferente, ¿vale? Entonces, todo ya veréis cómo tiene su explicación.
00:41:03
Con lo cual, todo esto que os dije aquí del líquido de referencia, no os leéis ni aprendéis esto de memoria, porque lo que vamos a hacer en esta fórmula de arriba es englobar dentro de una constante varios términos y luego la fórmula nos va a quedar resumida como esta.
00:41:15
Ya os digo que os va a quedar que la tensión superficial es igual a K por Rho dividido entre N, donde en esta constante K vamos a englobar todos los términos que son constantes.
00:41:31
Pero, y esa K luego la vamos a calcular, pero no os quiero, no tenéis ahora que aprender todo esto, simplemente cuando veamos la práctica ya lo veremos.
00:41:44
Que sí que sepáis que a partir de un líquido de referencia de tensión superficial conocida, en este caso haríamos el agua destilada, porque sabemos su tensión superficial a una determinada temperatura, podemos conocer la tensión superficial de un líquido problema, pues del que nosotros queramos, ¿no?
00:41:53
Bueno, entonces, ¿de dónde sale esta fórmula? Es fácil saberla, ya lo veremos.
00:42:11
Bueno, este es un método para calcular la tensión superficial que es el método del estalamómetro.
00:42:18
Hay otro método que es el del tensiómetro.
00:42:35
Este instrumento se tiene directamente en la tensión superficial que se calcula determinando la fuerza que hay que hacer para separar un anillo de platino de la superficie de un líquido.
00:42:39
Vamos a verlo.
00:42:50
Estoy aquí con el platicero.
00:42:52
¿Qué veis? Mira, aquí está.
00:42:59
Aquí se ve bien.
00:43:02
El que tenemos nosotros es casero, más sencillo.
00:43:05
Este aparato, tensiómetro de fuerza, vemos aquí, imaginad que vemos aquí una placa Petri, la parte de abajo.
00:43:08
Entonces, este es un anillo de platino, tiene abajo un aro, conocemos su diámetro, su radio.
00:43:20
Entonces, se introduce dentro del líquido cuya tensión superficial queremos calcular.
00:43:28
entonces consiste en ir tirando ir haciendo fuerza hacia arriba para intentar despegar bueno depende
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del líquido que sea si el líquido tiene mucha tensión superficial el anillo queda bien agarrado
00:43:42
al líquido vale entonces dependiendo de la fuerza que tenemos que hacer para que este anillo se
00:43:49
desprenda del líquido, esto nos daría directamente la tensión superficial, calcularíamos con
00:43:54
una formulita la tensión superficial, para que sepáis en qué consiste el método del
00:44:04
anillo. También lo veremos.
00:44:09
¿Vale? Bueno, siguiente. ¿Estáis ahí? ¿Estáis ahí? Muy poca gente. ¿Cómo vais? ¿Estáis, no?
00:44:13
Bien, escuchándote.
00:44:31
Es que había alguien que decía que no escuchaba nada. Pamela, que no escuchó nada. Así me oís, ¿no? Espero que se esté grabando. Bueno, voy a intentar, pues eso, tampoco ir demasiado estresados.
00:44:32
Si veis los… hay vídeos, pero bueno, yo creo que os podéis ir haciendo una idea de las prácticas, pero realmente hasta la unidad 5 o hasta después de Navidad, que es cuando veremos alguna, pues tampoco lo iremos repasando.
00:44:45
Pero bueno, ya os digo que el tema 1 y 5 se complementan y ya está.
00:45:00
En cuanto a la tarea, si os quiero decir que os la voy a poner pronto, tenemos que hacer algún problema de gases.
00:45:07
Pero si la pongo, pues a lo mejor durante 20 días para que la vayáis contestando.
00:45:14
Antes de terminar el tema, os aviso que la voy a colgar.
00:45:20
La verdad voy a abrir. Bueno, vamos a repasar algo de aquí, de magnitudes derivadas, ecuación dimensional y sus unidades en el sistema internacional.
00:45:24
Esto lo tenemos que ir repasando poco a poco. Decíamos que a partir de las fundamentales se obtienen las derivadas y también sus ecuaciones dimensionales.
00:45:35
Vamos a ver esta etapa. Por ejemplo, la magnitud derivada es la velocidad. ¿Por qué es derivada? Porque depende del espacio y depende del tiempo.
00:45:44
Velocidad igual a espacio partido por tiempo. Se puede poner e por t a la menos uno. Si subimos al numerador en tiempo nos queda elevado a menos uno.
00:45:54
Unidades de la velocidad, pues metros partido por segundo, ¿vale? O metros segundo a la menos uno.
00:46:04
la aceleración
00:46:10
como la aceleración es velocidad partido por tiempo
00:46:13
ya tenemos dos tiempos
00:46:16
la velocidad era espacio partido por tiempo
00:46:18
dividido entre tiempo
00:46:21
pues espacio T a la menos 2
00:46:22
pues metro partido por segundo al cuadrado
00:46:24
o metro a segundo a la menos 2
00:46:27
¿veis?
00:46:29
la fuerza
00:46:30
igual, masa por aceleración
00:46:31
la masa es M
00:46:35
y la aceleración la tenemos aquí arriba
00:46:36
es E por T a la menos 2
00:46:39
Unidades, en el sistema internacional, masa, kilogramo, espacio, metro
00:46:40
Tiempo, a la menos 2, segundo a la menos 2, ya lo tenemos
00:46:47
Fuerza, unidades, el Newton
00:46:51
Trabajo, fuerza por desplazamiento, la fuerza la tenemos arriba
00:46:54
Que es m, e, t a la menos 2, si multiplicamos por otro e, es m cuadrado t a la menos 2
00:47:01
Unidades en el sistema internacional
00:47:09
M kilogramos
00:47:11
Y cuadrado, metro cuadrado
00:47:13
Espacio cuadrado, metro cuadrado
00:47:15
Tiempo a la menos dos, segundo a la menos dos
00:47:17
Trabajo
00:47:20
En unidades en el sistema internacional
00:47:21
Julio
00:47:23
La potencia
00:47:24
Tenemos lo que es el trabajo
00:47:27
Potencia es igual a trabajo dividido entre tiempo
00:47:28
O
00:47:31
Trabajo por tiempo a la menos uno
00:47:32
Lo mismo
00:47:35
Bueno, pues si tenemos el trabajo arriba
00:47:35
y lo dividimos por otro tiempo, pues luego nos queda tiempo a la menos tres.
00:47:38
Luego las unidades serían kilogramos, metro cuadrado, segundo a la menos tres.
00:47:43
Unidades, nombre, el vatio.
00:47:49
Superficie, E cuadrado, longitud al cuadrado, metro cuadrado.
00:47:53
Volumen, E cubo, metro cúbico.
00:47:58
Presión, presión.
00:48:01
Fuerza, por unidad de superficie.
00:48:03
Fuerza, masa por aceleración.
00:48:05
y superficie igual, pero bueno, sabemos que un pascal es la unidad de presión, es fuerza
00:48:08
newton dividido entre metro cuadrado, ¿vale? Pascal, newton, metro cuadrado, pascal. Y relaciones
00:48:14
que tenéis que saber, que también sale mucho por ahí, es que sabemos que un litro equivale
00:48:22
a un decímetro cúbico y que un decímetro cúbico equivale a menos tres metros cúbicos,
00:48:29
¿Vale? También sabemos que un mililitro es igual a un centímetro cúbico. Bueno, prefijos, pues ya hemos visto múltiplos y submúltiplos. En el sistema internacional se utilizan múltiplos y submúltiplos de las unidades fundamentales que se indican con prefijos.
00:48:35
Vale, son necesarios estos múltiplos y submúltiplos cuando las unidades que se utilizan o bien son demasiado grandes o son muy pequeñas, ¿vale?
00:48:53
También se trabaja con estas.
00:49:03
Tenéis aquí una tabla, que bueno, hay algunas que si os sabéis de memoria, otras pues no hace falta, pero mirad, los múltiplos arriba son múltiplos abajo.
00:49:06
Los múltiplos, hexa, ya lo vimos esto, símbolo, 10 a la 18, beta, símbolo P, 10 a la 15, tera, 10 a la 12, giga, esto más, 10 a la 9, mega, sale mucho, 10 a la 6, kilo, esto y deca, pues, sabéis, ¿no?
00:49:15
Y luego los submúltiplos, pues lo mismo, los conocidos, luego el micro, el mili, 10 a la menos 3, micro 10 a la menos 6, el nano 10 a la menos 9, el pico también 10 a la menos 12 y ya cento y alto, bueno, se utiliza al menos, pero cento 10 a la menos 15 y alto 10 a la menos 18.
00:49:38
Bueno, ya hemos repasado un poquillo de esto y vamos a ver, cuando veamos la unidad 3, pues hay aquí cosas que sí que nos van a, nos van a, lo vamos a repasar, pero sí.
00:50:00
Bueno, os quería decir de estos temas que tenemos aquí, del estalamómetro, es que hay aquí un vídeo, le podéis ver en casa, del estalamómetro, en cómo se calcula, que yo creo que con lo que hemos visto basta, y de un tensiómetro lo podéis ver, este vídeo le podemos ver, es que voy a ponerlo un momento, pero lo voy a cortar porque lo podéis ver en casa.
00:50:17
En este vídeo el sonido no lo escucho ni yo, o sea, hay que decir que no, que no aparece.
00:50:50
Gracias.
00:52:24
Gracias.
00:54:12
Bueno, luego termináis de verlo, porque se trata de, dependiendo de la fuerza que haya
00:56:06
que hacer para separar el anillo de líquido, pues sale una tensión superficial.
00:56:26
A mayor fuerza, más cuesta desprender el anillo de líquido, entonces la tensión superficial
00:56:31
es mayor.
00:56:37
Entonces, haremos una práctica con un instrumento que tenemos aquí parecido, pero casero.
00:56:38
Vamos a ver a continuación las propiedades térmicas.
00:56:50
Hay un concepto que os tiene que sonar, vamos a ver lo que es una medida del calor.
00:56:56
Se utilizan en el sistema internacional, la unidad de trabajo es en julio, pero utilizamos también mucho la caloría y la kilocaloría, ¿vale? Por ejemplo. Entonces, al hablar del calor específico, pues utilizamos mucho estas unidades.
00:57:02
No es que no se utilicen las del sistema internacional, es que se utilizan más estas.
00:57:18
Entonces, lo primero, ¿qué es una caloría?
00:57:22
Pues la caloría, ¿qué es el calor?
00:57:25
Pues tenéis aquí en algún vídeo interesante lo que es el calor.
00:57:28
El calor se transfiere de los cuerpos que están a mayor temperatura hacia los cuerpos que están a menor temperatura.
00:57:33
Lo repasaremos.
00:57:41
Entonces, cuando se ponen en contacto, el que está a mayor temperatura hace de calor al que está a menor temperatura y al final, si se les deja, se alcanza el equilibrio térmico.
00:57:41
Entonces, al final, los dos estarían a la misma temperatura.
00:57:56
Vamos a ver entonces qué es una caloría.
00:58:01
Pues es la energía térmica que hace falta para calentar un gramo de agua.
00:58:03
No tenéis aquí la definición, les digo yo. Un gramo de agua de 14,5 grados centígrados a 15,5 grados centígrados. Eso en la caloría. Energía térmica que hace falta para que un gramo de agua pase de 14,5 a 15,5 grados centígrados, es decir, que aumente su temperatura en un grado.
00:58:09
¿Vale? Entonces, una definición de qué es el calor específico. Cada cuerpo tiene su propio calor específico, es una constante, ¿no? Entonces, el calor específico, CSUE, es el calor necesario para, se puede poner, ya os digo, depende en qué unidades, el calor que hace falta para que un gramo de una sustancia aumente su temperatura en un grado, bien Kelvin o grado centígrado, ¿no?
00:58:31
Entonces, las unidades son calor, calorías por cada gramo que se calienta y grado centígrado que aumenta su temperatura, ¿vale?
00:59:00
Calor necesario para que un gramo de una sustancia aumente su temperatura en un grado.
00:59:11
Un incremento de grado centígrado, grado Celsius, aunque lo veremos también, es lo mismo, o sea, no es lo mismo una temperatura medida en Kelvin que medida en grado centígrado.
00:59:16
Ahora, un incremento, sí, en tamaño. Unidades hemos dicho caloría por cada gramo y grado centígrado. Ejemplo, calor específico del agua es líquida, es una caloría, necesitamos una caloría por cada gramo que calentamos y por cada grado centígrado que aumente su temperatura.
00:59:29
El calor específico del vapor es 0,5 y el del hielo también es 0,5. En la unidad 3 veremos todo esto más detenidamente, ¿vale?
00:59:51
Entonces, no quería yo seguir dando más materia. Bueno, vamos a ver la conductividad térmica.
01:00:03
¿Qué es la conductividad térmica? Es una propiedad que mide la capacidad de conducir el calor.
01:00:12
Por ejemplo, los metales conducen la corriente eléctrica y también el calor en la electricidad. Es esa capacidad de una sustancia de ceder la energía cinética de sus moléculas a otras con las que están en contacto, cuando conducen el calor. Esa energía cinética que tiene en el movimiento se la ceden a otras moléculas que están en contacto con el cuerpo.
01:00:18
Las unidades en el sistema internacional, aquí pone vatio, es vatio, dividido entre metro y kelvin.
01:00:47
Las unidades en el sistema internacional es vatio partido por metro, kelvin.
01:00:55
La inversa de la conductividad térmica es la resistencia, es justo la inversa.
01:01:01
Se opone por la capacidad de las sustancias, que se oponen para oponerse al paso de calor de unas sustancias a otras.
01:01:08
Bueno, os decía, si no os importa, voy a parar un momento y ahora...
01:01:16
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