Experimento de tensión superficial

BURBUJA SOPLADORA

Los materiales necesarios para llevar a cabo el experimento son:

• Jabón líquido 
• Recipiente con agua
• Embudo 
• Velas y encendedor

          

Para el desarrollo del experimento deberás seguir los siguientes pasos:

1. Mezclar el jabón liquido con el agua en el recipiente hasta que esté se disuelva.
2. Encender la vela.
3. Tomar el embudo y colocar la boquilla con mayor radio dentro del recipiente con la anterior mezcla.
4. Retirar el embudo de la mezcla, verificar que se halla formado una membrana de la mezcla. Si esto ocurre realizar el item 5 de lo contrario repetir el paso 4.
5. Soplar por la boquilla de menor radio hasta obtener una burbuja. Tapar inmediatamente con el dedo el orificio superior.
6. Direccionar la boquilla donde se encuentra el dedo a la llama de la vela encendida y retíralo teniendo cuidado de no explotar la burbuja. Asegurarse de que la boquilla este direccionada a la llama de la vela.

Al realizar cada uno de items anteriores se espera observar como se extingue la llama de la vela hasta apagarse mientas la burbuja disminuye su tamaño hasta explotar o solo perder su forma y quedar de nuevo como una membrana en el borde de la boquilla del embudo. 

Este resultado se logra gracias a la tensión superficial. La burbuja esta conformada por moléculas de agua y jabón que interaccionan con el aire a su vez. Los moléculas de agua se atraen entre sí por todas las moléculas de agua que la rodean pero cuando estas se encuentran en la superficie solo pueden ser atraídas por moléculas ubicadas al lado o bajo de ellas creando una atracción a su vez con el las moléculas de aire que se encuentran sobre ellas. Por otro lado están las moléculas de jabón que tienen tensoactivos y estructuralmente una parte hidrofóbica y otra hidroflica. Al mezclar estas moléculas se genera una membrana que experimenta fuerzas de cohesión entre las moléculas del ambiente, el agua y jabón ocasionando una tensión superficial.

La tensión superficial se define teóricamente como la cantidad de energía que se requiere para aumentar la superficie del liquido por unidad de área. Basados en la segunda ley de la termodinámica la cual nos indica que los sistemas menos energéticos son más estables, la membrana siempre buscará estar en su mínima área superficial. Por tal razón al soplar y aumentar el área superficial de la burbuja los líquidos ejercen una resistencia provocando que la burbuja tienda a disminuir su área superficial eliminando el aire por la única salida al exterior, la boquilla superior. Este aire que sale debido a la fuerza causada por la tensión superficial de la burbuja, es expulsado con la suficiente presión como para lograr apagar una o más velas.

El comportamiento de la burbuja producida al soplar por el embudo es un claro ejemplo de lo que ocurre en los alvéolos. Los alvéolos están conformados por neumocitos y una superficie alveolar liquida que permitirá el intercambio de gases y a su vez es la encargada de la presión con la que el alvéolo expulsa el aire. En el proceso de la inspiración el alvéolo aumenta su tamaño y por ende las moléculas que lo conforman se separan, gracias a la tensión superficial de esta superficie liquida el alvéolo tiende a reducir su área superficial, disminuyendo el radio y expulsando el aire del alvéolo a una presión proporcional a la tensión superficial e inversamente proporcional al radio del alvéolo. Es decir entre mayor sea el tamaño de la alvéolo el aire saldrá con menor presión o por el contrario si el alvéolo es muy pequeño la presión de expulsión del aire es mayor y a este proceso se le denomina exhalación.