Tanto la viscosidad como la tensión superficial dependen de las fuerzas intermoleculares entre las moléculas del líquido. Partiendo de esto, ¿no debería haber una relación directamente proporcional entre la viscosidad y la tensión superficial? Es decir, una viscosidad más alta debería significar una tensión superficial más alta. Pero no creo que esto se observe. La miel, aunque es más viscosa que el agua, no tiene una tensión superficial más alta. (los mosquitos pueden pararse en el agua pero se hunden lentamente en la miel) ¿Por qué es esto?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Alice Kirkpatrick
Puntos
21
Tanto la viscosidad como la tensión superficial están conectadas teóricamente a las fuerzas intermoleculares, pero son conceptos muy diferentes.
La fuerza de viscosidad es una fuerza que actúa solo cuando el fluido está en movimiento y actúa para disminuir el gradiente de velocidad en él. La viscosidad es una caracterización del propio fluido. En pocas palabras, indica qué tan rápido se propaga el momento de las capas de fluido vecinas perpendicularmente a ellas en un proceso de no equilibrio.
La fuerza de tensión superficial no actúa dentro de la sustancia, sino solo en su límite con una sustancia de otro tipo, incluso si nada se mueve. No es una propiedad de la sustancia en sí, sino de un par de ellas que se encuentran en el límite. A menudo se usa la expresión "tensión superficial del agua"; pero lo que se quiere decir es la tensión superficial del par agua-aire. Las combinaciones agua-vidrio o agua-aceite tienen diferentes valores de tensión superficial. En pocas palabras, la tensión superficial indica cuánta energía de interacción se almacena cuando dos especies químicas están en contacto mutuo, incluso en equilibrio.
Michiel
Puntos
2130
Como @JánLalinský explica muy bien, la tensión superficial se mide entre dos fluidos, mientras que la viscosidad se mide dentro de uno. Digamos que tienes una gota de algún líquido, esto significa que si cambias el medio circundante, la tensión superficial entre el líquido y el medio circundante cambia, mientras que la viscosidad de la gota no lo hará.
Dicho esto, si mantienes el medio circundante constante y muy diferente a los líquidos que estás observando, entonces hay de hecho una correlación entre la tensión superficial y la viscosidad. Echa un vistazo a la tabla de alcanos a continuación. Claramente puedes ver que con el aumento de la longitud de la cadena de carbono, tanto la viscosidad como la tensión superficial con el aire aumentan.
El problema es que esta relación no es generalmente válida y solo es válida para sistemas relativamente simples como los alcanos con aire. Si por ejemplo midieras la tensión superficial de estos productos químicos con heptano, entonces obviamente esta tabla tendría un mínimo ($0 \text{ mN/m}$) en heptano, pero valores más altos de tensión superficial tanto para hexano como para octano.
