Lista de exercícios 2 Tensão Superficial e Capilaridade Gabarito

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Tensão Superficial e Capilaridade 
Exercícios 
(Aula 04 – Física II, EEL USP Lorena, 2017.) 
 
1) Através do Experimento “Tensão Superficial de Líquidos”, foi possível observar o formato e 
medir a quantidade de gotas presentes em 1 ml de 3 líquidos: A-água (20,9 gotas), B-etanol (50 
gotas) e C - mistura 1:1 de água e etanol (45,45 gotas). Esta quantidade é a média obtida pelos 
grupos na experiência. Para este experimento foi usada uma Pipeta de Pasteur com diâmetro 
interno (bico) de 2,2 mm. Determine o fator de correção (f) através da interpolação gráfica com 
valores de r/V1/3 (postado no grupo). Através do método da gota, determine o volume da gota 
de cada líquido e a respectiva tensão superficial ( em N/m). Apresente em ordem crescente os 
valores de volumegota (ml), densidade (g/cm3) e  (N/m) dos 3 líquidos. Compare os valores 
obtidos com os tabelados à 20ºC: (ÁGUA> ETANOL)=(0,073>0,0223). 
Dados: H2O=1000kg/m3 ; ETANOL=789 kg/m3 , g=9,8m/s2. 
 
Resposta (Dados experimentais): Etanol  r/V1/3 = 0,40, logo, pelo gráfico, f=0,675 
 Pela equação encontramos que ETANOL = 0,03 N/m 
 Mistura  r/V1/3 = 0,39, logo, pelo gráfico, f=0,675 
 MISTURA=(ÁGUA+ ETANOL)/2 = 894,5 kg/m3 
 Pela equação encontramos que MISTURA= 0,04 N/m 
 Portanto, 
 VÁGUA > VMISTURA> VETANOL (0,047 > 0,022 > 0,020) ml 
 ÁGUA > MISTURA> ETANOL (1>0,8945 > 0,789) g/cm3 
 ÁGUA > MISTURA> ETANOL (0,09>0,04 > 0,03) N/m 
 
OBS: Os valores de tensão superficial encontrados para água e etanol diferem dos valores 
tabelados, provavelmente devido a fatores como o material da pipeta, temperatura 
ambiente e erros de medida. 
 
2) Através do fenômeno da tensão superficial foi possível depositar uma massa de 0,18 g de 
etanol em cima de uma moeda de 25 centavos antes de transbordar. Determine a tensão 
superficial (N/m) do etanol por meio da equação de Laplace. 
Dados: moeda=25mm, g=9,8m/s2. 
 
 Resposta: =0,0224 N/m 
 
3) Calcular a ascensão capilar de água em tubos de vidro com diâmetro de: 
 
a. 1 cm b. 1mm c. 1 m 
 
 Resposta: 
 
4) Calcular a depressão capilar de mercúrio ( = 0,5 N/m, ρ = 13600 kg/m3 e  = 140°) num 
tubo capilar de diâmetro de 0,05 mm. 
 
Resposta: - 0,46 m 
 
5) Se ao se colocar um tubo capilar de vidro verticalmente dentro de uma vasilha com 
determinado líquido formar-se um menisco com ângulo de contato de 90°, o líquido subirá 
ou descerá no tubo capilar? Qual será a forma da superfície líquida no capilar? 
 
Resposta: Pela equação (5), slide 33, como cos 90o =0, então h=0. Consequentemente, o 
líquido não subirá nem descerá no tubo capilar e, pelo mesmo motivo, isto é, =90o, a forma 
da superfície do líquido no capilar será plana. 
 
6) A que altura h água pura (ρ = 1000 kg/m3;  = 0,  = 71,97.10-3; N/m) subirá num tubo capilar 
de vidro de 0,1 mm de diâmetro? 
 
Resposta: 
 
7) Se o tubo capilar do problema anterior for quebrado, de tal modo que seu comprimento 
acima da superfície livre da água se tornar h/2, haverá fluxo de água através do capilar? Por 
quê? 
 
Resposta: Não esguichará porque, se isso ocorresse, estaríamos criando energia, o que não 
é possível pelo princípio da conservação de energia. Ocorre que, pela fórmula de Jurin 
(equação 5-slide 33), se h’=h/2, como , , g e r não variam, só pode variar cos, o qual 
deve ser reduzido pela metade, cos’ = (cos)/2. Como no exercício anterior =0o 
e,portanto, cos0 o=1, então cos’ = 1/2. Consequentemente, ’ = 60o . Portanto, o ângulo 
de contato aumenta de 0o para 60o quando h é reduzido pela metade. 
 
8) Se, ao invés de água, utilizássemos mercúrio (ρ = 13600 kg/m3,  = 140 °,  = 513 10-3 N/m) 
no exercício 6, de quanto seria a depressão capilar? 
 
Resposta: - 
 
9) Um tubo capilar com 0,88 mm de diâmetro interno é mergulhado numa cuba com glicerina. 
A glicerina sobe 2,33.10-2 m no tubo. Sendo sua densidade igual a 1260 kg/m3, qual é seu 
coeficiente de tensão superficial ()? Assuma  = 0°. 
 
 Resposta: 
 
10) No mesmo experimento de demonstração da ascensão capilar, o que aconteceria, 
depois de a água ter estabilizado a uma altura h, se uma parte dela fosse, retirada do capilar? 
A altura h diminuiria? Explique. E se o processo fosse o inverso, isto é, depois do equilíbrio 
ainda existisse capilar acima do menisco e fosse possível colocar água (sem aprisionar ar) 
através do capilar, a altura h aumentaria? Por quê? 
 
 Resposta: Enquanto existir água na cuba, evidentemente h é sempre é recuperada, para 
que o equilíbrio seja restabelecido. A explicação é a mesma, só que no sentido inverso (é claro 
que, nesse caso, a quantidade de água na cuba aumenta).