Máximo Ascenso Capilar en Tubos.


La Figura 4.4, muestra tres tubos capilares de diámetros diferentes colocados en posición vertical sobre una masa de agua, de tal manera que el extremo inferior esta sumergido y el extremo superior queda libre a la atmósfera. Al poner el tubo en contacto con el agua, la atracción molecular entre el vidrio y el agua se combina con la tensión superficial, como resultado de esto la tensión superficial actúa en las moléculas de agua y eleva el agua hasta una altura hc, conocida como el máximo ascenso capilar. Este ascenso depende del diámetro del tubo, mientras más pequeño sea el diámetro del tubo mayor será el ascenso capilar.
La Figura 4.5a muestra que la superficie libre de la columna de agua capilar, tiene una forma una cóncava llamada menisco. Esta forma se debe a que la tensión superficial (T), actúa perimetralmente alrededor del tubo con una inclinación  respecto a la pared del tubo.
El ángulo a, es llamado ángulo de contacto, su valor depende de las condiciones de la pared del tubo. En tubos con pared limpia, tomará el valor de cero. Si la pared el tubo está sucia, tomará un valor comprendido entre 0 y 90º. En cambio, si la pared del tubo está cubierta de grasa de modo que impida la adherencia del agua, tomará un valor mayor a 90º.

 Figura 4.4. Máximo ascenso capilar en tubos (Das, 1998).

 
Figura 4.5. Máximo ascenso capilar en tubos (Whitlow 1994; Das, 1998).
(a) Detalle de la superficie libre. (b) Tubo capilar. (c) Presión hidrostática.

La Figura 4.5c, muestra un diagrama de presiones hidrostáticas del sistema. El agua que ascendió capilarmente tiene una presión (uw) negativa, donde tiene un valor máximo en la superficie libre. Mientras que el agua que está por debajo del tubo capilar tiene una presión positiva que varía según a la profundidad. A esta presión negativa, se la denomina succión. El agua se elevará a una altura hc, donde el peso de la columna de agua estará en equilibrio con la tensión superficial

 
Donde:
hc = Máximo ascenso capilar.
T = Tensión superficial.
a = ángulo de contacto.
D = Diámetro del tubo capilar.
gw = Peso unitario del agua.

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