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teoria de gases densos de enskog

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

LABORATORIO DE FISICA II
212

TRABAJO DE INVESTIGACION

ANGULO LOZADA TATIANA

2DO "A"

2011-201

El comportamiento hidrodinamico de un fluido simple presenta muchas facetas importantes que van desde la obtencion del campo de velocidades bajo ciertas condiciones de fronteras, hasta el estudio de las fluctuaciones espontaneas q describen en las variables que describen al sistema cuando este se encuentra en  equilibrio.
En todos los casos son importantes las propiedades del fluido con el que se esta trabajando y para una situacion fuera del equilibrio termodinamico, los coeficientes de transporte son escenciales en la descripcion.
Entre las ecuaciones cineticas existentes se tiene la de enskog, que es valida para gasese moderadamente densos, cuyas moleculas interactuan a traves de un potencial de esferas duras, la ecuacion que el planteo a  pesar de que no esta bien fundamentada, proporciona una guia par el estudio de la cinetica de los gases densos.
Antes de la teoria de enskog deberemos revisar un poco la teoria de Boltzman ya que la ecuacion de enskog es una modificacion de la boltzman.
A pesar de que fueron Rudolf Clausius y James Clerk Maxwell los dos grandes pioneros de la conceptualización de la teoría cinética tal y como la hemos presentado aquí, fue Ludwig Boltzmann quien en 1872 sentó las bases de lo que hoy podríamos llamar la teoría cinética moderna. Su contribución no sólo fue copiosa en ideas y conceptos, sino que los resultados fundamentales contenidos en su teoría todavía hoy en día, 114 años después, han sido superados. Boltzmann, en su trabajo consideró un gas formado por esferas duras y suficientemente diluido para que sólo ocurran, de manera relevante, colisiones binarias entre ellas. Esta dilución tiene como idea imitar el comportamiento de un gas a bajas densidades, en el cual las colisiones en que intervengan simultáneamente tres o más partículas, sea tan remotamente improbables que puedan despreciarse. Además, en lugar de suponer una distribución uniforme de partículas, sustituye ésta y por una ecuación íntegro-diferencial que establece la forma cómo evoluciona con el tiempo la función de distribución de las partículas. Esta función es una medida del número de partículas que a un tiempo dado tienen velocidades comprendidas en un intervalo dado y simultáneamente posiciones en otro intervalo.

Ecuación de Boltzman

Tuvieron que transcurrir muchos años antes de que estos resultados fueran reconocidos. En 1912 el gran matemático alemán David Hilbert se interesó en la ecuación por considerarla un caso típico de las ecuaciones integrales que él estaba estudiando. Así propuso un método muy general y elegante para resolverla que no tuvo mucha repercusión en ese entonces. Fue en 1917 cuando un sencillo profesor de secundaria sueco, David Enskog, aplicó el método de Hilbert en forma muy explícita y pudo calcular, gracias a un método que ahora lleva su nombre, la forma de la función de distribución dependiente del tiempo de manera explícita. Al evaluar las expresiones encontradas por Boltzmann para el flujo de ímpetu y el flujo de calor obtuvo, en una primera aproximación, las ecuaciones de Newton y de Fourier. Automáticamente se obtienen fórmulas explícitas para la viscosidad y conductividad térmica, las cuales son más complicadas que las obtenidas, pero que corroboran, su dependencia con la raíz cuadrada de la temperatura. Los resultados mostrados están calculados por medio de las fórmulas de Enskog. Estos resultados fueron deducidos en forma totalmente independiente en 1919 por el matemático inglés Sidney Chapman, quien utilizó el método de Maxwell para llegar a ellos. Por ello a este método se le conoce ahora como el método de Chapman-Enskog.

TEORIA DE ENSKOG DE GASES DENSOS
Esta teoria se basa en la teoría cinética de los gases; da expresiones de los coeficientes de transporte en función de la energía potencial de interaccion entre dos moléculas de gas.
La ecuación de Enskog es una modificación de la ecuación cinética de Boltzmann, en la cual cualquier partícula es considerada en el modelo de esfera sólida con diámetro a > 0 (y por tanto las colisiones toman lugar en un punto a una distancia a/2 de los centros de las esferas colindantes). La ecuación de Enskog nos da una buena descripción del fenómeno de transporte de gases moderadamente densos.
Para poder entender mejor este tema debemos recordar ciertos capítulos:
Difusividad de gases
La difusividad, o coeficiente de difusión es una propiedad del sistema que depende de la temperatura, presión y de la naturaleza de los componentes. Las expresiones para calcular la difusividad cuando no se cuenta con datos experimentales, están basadas en la teoría cinética de los gases.

Hirschfelder, Bird y Spotz, utilizando el potencial de Lennard Jones para evaluar la influencia de las fuerzas intermoleculares, encontraron una ecuación adecuada al coeficiente de difusión correspondiente a parejas gaseosas de moléculas no polares, no reactivas a temperaturas y presiones moderadas. Conocida como la ecuación de Chapman-Enskog.



Donde:
DAB = difusividad de la masa A, que se difunde a través de B en cm2/seg
T = temperatura absoluta en grados kelvin
MA, MB = son los pesos moleculares de A y B
P = Presión Absoluta en atmósferas
σAB = Es el "diámetro de colisión" en Angstroms ( constante de la función de Lennard-Jones de energía potencial para el par de moléculas AB )
ΩD = Es la integral de colisión correspondiente a la difusión molecular , que es función, una función adimensional de la temperatura y el campo potencial intermolecular correspondiente a una molécula A Y B
Puesto que se usa la función de Lennard-Jones de energía potencial , la ecuación es estrictamente válida para gases no polares.

   



La Tabla 1.1 ofrece valores de ΩD  en función de kT / εAB,
Donde k es la constante de Boltzmann (1.38x10-16 ergs/K) y εAB es la energía de interacción molecular (ergios).

TABLA 1.1
LA INTEGRAL DE COLISION PARA LA DIFUSIÓN DE MATERIA


Hay tablas y apéndices que tabulan estos valores. En ausencia de datos experimentales, los valores de los componentes puros se pueden calcular a partir de las siguientes relaciones empíricas.





Donde
Vb = volúmen molecular, en (cm3 / g mol) en el punto normal de ebullición.
Vc = volúmen molecular crítico, en (cm3 / g mol) (tabla 1.5)
Tc = temperatura crítica en grados kelvin.
Pc = presión crítica en atmósferas.




TABLA 1.5
VOLÚMENES MOLARES EN EL PUNTO DE EBULLICIÓN NORMAL


Para presiones superiores a 10 atmósferas, esta ecuación ya no es apropiada y es necesario usar las graficas obtenidas de la ley de estados correspondientes.

A presiones elevadas, la difusividad DAB puede determinarse por medio de la figura 2 En realidad, este gráfico ha sido construido con datos de coeficientes de difusividad para el caso de la autodifusión, donde (PDAA)0 de la ordenada corresponde a valores para la temperatura de trabajo y presión atmosférica. Esta relación fue obtenida por Slattery y propuesta por Bird.

Fig. 2 Relación generalizada de la difusividad en función de las temperaturas y presiones reducidas en procesos de autodifusión de gases a altas presiones.

BILIOGRAFIA
E. Braun, Arquitectura de líquidos y sólidos, Fondo de Cultura Económica, libro número 26 de esta colección (1987).
La física contemporánea, compilador Guillermo Aguilar, Colección Las ciencias en el siglo xx, vol. 2, Universidad Nacional Autónoma de México (1983). (Ver especialmente capítulos 4, 5 y 7)
L. García-Colín, "Ciento diez años de teoría cinética de los gases", en Revista Mexicana de Física, vol. 28, p. 121(1982).
1- R. B. Bird, W. E. Stewart y E. N. Lightfoot, Fenómenos de Transporte, Editorial Reverté, España, 1993.
2- R. Byron Bird, Warren E. Stewart and Edwin N. Lightfoot; Transport Phenomena, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2002.
2- R. Byron Bird, Warren E. Stewart and Edwin N. Lightfoot; Transport Phenomena, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2002.

muestreo en gases

MONOGRAFÍA

TEMA: 

MUESTREO DE LOS GASES

JUSTIFICACIÓN:
Es de mucha importancia que el Ingeniero Químico tenga fundamentos o conocimientos claros sobre el tema ya antes mencionada, ya que con ello podrá presentar un mejor desempeño al momento de realizar prácticas o experimentos.

OBJETIVO:
Obtener un entendimiento claro y preciso sobre el Muestreo de los gases, mediante la explicación teórica, para luego ponerla en práctica en el momento que este amerite.

CUERPO DEL TRABAJO:

Muestreo de gases y sustancias volátiles

Para poder conocer mejor el tema, es necesario fundamentar un poco sobre el muestreo. El estudiante novato rara vez tropieza con el problema del muestreo, ya que la muestra que se le proporciona es homogénea. Sin embargo, debe de estar enterado de la importancia del muestro y saber donde encontrar las instrucciones adecuadas cuando se encuentre con un problema que no le sea familiar.

En cualquier procedimiento que utiliza, el análisis trata de obtener una muestra que sea representativa de todos los componentes y sus cantidades que contiene la muestra de mayor tamaño. El procedimiento implica razonamiento estadístico en el que se sacarán las conclusiones sobre la composición global de la muestra a partir del análisis de una porción muy pequeña del material-

Hoy en día se tiene mucho interés en el muestreo de la atmósfera, debido a los intentos de mejorar la calidad de aire que respiramos. Por supuesto, el aire es una mezcla compleja que contiene partículas del material, así como numerosos compuestos gaseosos. Su composición depende de un numero de factores como el lugar, la temperatura, el viento y la lluvia.
En la recolección de una muestra atmosférica para análisis, son factores importantes el volumen tomado y la velocidad y duración del muestreo. El aire se pasa a través de una serie de filtros finos para aislar las partículas de material y a través de una columna llena de solución en donde ocurre una reacción química que atrapa el componente deseado. Después que las partículas del material se han recolectado en el filtro, pueden determinarse por análisis químicos o por pesadas.

Los gases incluyen sustancias volátiles en estado vapor y aquellas de menor punto de ebullición como el CO, o el oxígeno. En otras palabras, por gases queremos decir aquellas sustancias que son gaseosas a la temperatura y presión a las cuales se toma la muestra.

Un muestreo de gases puede ser tan simple como abrir y llenar una bolsa de plástico con aire del ambiente, sellar la bolsa y enviarla al laboratorio para el análisis e introducirlo directamente en un espectrómetro de masas. Sin embargo, es más común recoger las sustancias gaseosas en un pequeño volumen y condensarlas mediante enfriamiento al estado líquido, para posteriormente atrapar el líquido mediante reacciones químicas como

C02(g) + 2 NaOH -» Na2CO3 + H2O

o mediante su adsorción (no absorción) en la superficie de sólidos. Hay un gran número de métodos posibles: la elección de cada uno de ellos depende del analito, la matriz de la muestra y del método de análisis utilizado.

A menudo se realiza en el muestreo una preconcentración, mediante la cual conseguimos que la materia de interés se transforme en una muestra más pequeña y concentrada. Las sustancias se extraen de una enorme cantidad de matriz durante este proceso. La matriz de muestra es un término para referirnos a la materia que no es de nuestro interés en el análisis. Por ejemplo, la matriz de aire se elimina cuando la materia en suspensión (por ejemplo, humo) se recoge en un filtro; de manera simultánea, el proceso concentra las partículas.

La preconcentración se utiliza generalmente cuando es necesario analizar sustancias de la muestra en cantidades de trazas o microtrazas. donde la sustancia se encuentra en una concentración alrededor de 10 ppm.

En el Anexo #1 se muestra un equipo para fijar un gas en un líquido. El gas se introduce en el equipo mediante una bomba con un caudal de 11/min, la lana de vidrio atrapa las partículas (ceniza). El dibujo adjunto realiza tres procesos simultáneamente: 1) el gas atrapado se concentra; el SO,, presente en 20 litros de emisión de humos se recogen en 100 mL de solución en menos de una hora; 2) el gas se convierte en una especie química que no se pierda durante el almacenamiento; el SO, se convierte mediante su oxidación con peróxido de hidrógeno a sulfato soluble en agua; 3) los demás gases se eliminan; los gases como el O, y el N, no siguen la misma reacción, y así el SO, queda retenido, mientras que los demás gases pasan de largo. El gas se seca en el cuarto burbujea-dor, que contiene gel de sílice, al igual que un segundo tubo de secado en la parte superior derecha. El volumen de gas seco se mide en un medidor de «gas seco». El termómetro permite relacionar el volumen de gas a la temperatura estándar.

Métodos para calcular el Muestreo en Gases

1.- Muestreo en Tren 1: El tren de muestreo de Clean Air es lo mas avanzado en la industria es apropiado para realizar pruebas isocineticas de partículas.  Tomando come referencia las normas, EPA ( Agencia Protectora de el Medio Ambiente) CFR60, Apéndice “A”, determinación de partículas en Fuentes fijas por  método 5.  Otros agente contaminantes pueden ser recogidos en el sistema de impactadores (borboteadores) cuando e agente apropiado es usado.  El tren de muestreo d Clean Air es el equipo básico para varios métodos con referencia EPA

2.- Muestreo en Tren 2: El tren de muestreo del método 5 Cateco es similar al tren del método 5 excepto este reemplaza el horno de pruebas por una unidad mas versátiles.  La unidad Cateco en si es un horno para calendar el filtro la separación de la sonda y el filtro calentado de la cristalería hace a este tren ideal para pruebas verticales y de localidades de difícil acceso.  El tren de muestre método 5  Cateco de Clean Air es apropiado para realizar pruebas isocineticas de partículas en Fuentes fijas tomando como referencia las normas EPA (Agencia Protectora del Medo Ambiente) CFR60, Apéndice “A” otros agente contaminantes pueden ser recogidos en el sistema de impactadores (borboteadores) cuando el agente adecuado es usado.  El tren de muestreo Cateco es el equipo básico para varios métodos con referencia EPA

3.- Horno para Muestras: Esta horno para muestras es una unidad hecha en aluminio ligero pero durable, que es utilizado en los métodos de muestreo que requieren un filtro calentado fuera de el fuente.  Esta  unidad ofrece un brazo de aluminio forjado para la sonda, un monorriel con gancho, barras de acoplamiento para el compartimiento para borboteadores y dos puertos de acceso, compatible para sondas, umbilicals y compartimientos para borboteadroes en la industria

4.- Unidad Modular: La unidad modular de muestreo consiste en un compartimiento- horno para muestras y compartimiento para 4 o 8 impactadores incluye sistema de separación rápida.

5.- Unidad de Filtro: En aluminio de doble protección, la unidad de filtro calentada, modelo Cateco.  Es una alternativa excelente a comparación de la unidad modular de muestras, que es mas grande.  Es ideal para los usos que requieren el muestreo vertical.  Esta unidad es ligera y durable, dado que es mas pequeña.  Calienta mas rápido la sonda es montada atravez del brazo de aluminio, de igual manera que la unidad modular de muestras.  Las conexiones eléctricas son compatibles con esas usadas en la industria

6.- Conexión para Impactadores: La conexión de impactadores (bobboteadores) va conectado a le ultimo borboteador del tren de muestreo y proporciona un montaje rígido para el cable umbilical.  Deseando para montarse en la unidad modular de Clean Air Express hecho en acero inoxidable y conexión de acoplamiento en 28/12 válvula de revisión en cobre y salida en 3/8” o ½” para conectores de conexión rápida y un termopar tipo “K” de ¼”. T

7.- Cable Umbilical: Llínea umbilical ligera construida de una línea de manguera de goma, dos líneas pitot de polivinilo, una línea eléctrica del cinco conductor, y de cinco alambres de la extensión termopar.  Todos forrados en una cubierta de nylon flexible durable.  Disponible con o sin válvulas de conexión rápida hechos de acero inoxidable.

8.- Calculadora Programada: Preprogramado con calculas del muestreo de emisiones en Fuentes fijas (Stack). Programada en Unidades Ingles y métrica.

9.- Tuberías de Teflón: Tubería de Teflon para el uso en la colección y la calibración de la muestra. El prensar pesado de los límites de la construcción de la pared. Clean Air Express, La tubería de Teflon está disponible en longitudes continuas entre 10' y 100'. Para longitudes más cortas, o los diámetros de la tubería no enumerados aquí, llame por favor. El material es tubería pesada de la pared

10.- Consola de Control: La consola de control isocinetico método 5 Clean Air esta diseñada para permitir la supervisión y control de temperaturas, presión, velocidad de gas y cantidad de flujo del gasómetro con componente de primera calidad y durabilidad probada hace de esta consola de control isocinetico la mas confiable que usted pueda comprar.  Compatible con la mayoría de sistemas en uso, conveniente para métodos EPA: 4,5,5I,6,8,8A,13,17,23,26,29, y mucho mas (con los accesorios apropiados)


BIBLIOGRAFÍA: 

1.- RAYMOND CHANG, 2002, “QUÍMICA”. EDITORIAL McGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V.
2.-R. A. DAY JUNIOR, A.L. UNDERWOOD, 2006, “QUÍMICA ANALÍTICA CUANTITATIVA”. EDITORIAL PEARSON EDUCATION.
3.-RAY U. BRUMBLAY, 1979, “ANÁLISIS CUANTITATIVO”. EDITORIAL CECSA.
4.- WWW.WIKIPWDIA.COM
5.- WWW.CLEANAIR.COM
6.-WWW.MONOGRAFIAS.COM

CONCLUSIÓN:
Este trabajo fue de mucha ayuda ya que pudimos conocer mas afondo sobre el Muestreo en los Gases, también pudimos conocer algunos experimentos y sobretodo los materiales más comunes al momento de trabajar con muestras.

influencia de los detergentes en el medio ambiente

DETERGENTE.

DEFINICIÓN DEL DETERGENTE:

Son productos solubles en el agua, cuya propiedad fundamental consiste en modificar la tensión superficial de los líquidos (la fuerza que ejercen las moléculas de la superficie sobre las moléculas del fondo), en los que se encuentra, disminuyendo o eliminando la suciedad contenida en ellos. Sus usos principales están centrados en el hogar, en forma de polvos, escamas o líquidos que sirven para lavar la ropa y la vajilla. Para suprimir sus efectos contaminantes en las aguas residuales, los detergentes se fabrican ahora a base de productos biodegradables, que son rápidamente destruidos por los microorganismos que viven en los ríos.
Los detergentes son semejantes a los jabones porque tienen en su molécula un extremo iónico soluble en agua y otro extremo no polar que desplaza a los aceites. Los detergentes tienen la ventaja, sobre los jabones, de formar sulfatos de calcio y de magnesio solubles en agua, por lo que no forman coágulos al usarlos con aguas duras. Además como el ácido correspondiente de los sulfatos ácidos de alquilo es fuerte, sus sales (detergentes) son neutras en agua.

Los detergentes son productos que se usan para la limpieza y están formados básicamente por un agente tensoactivo que actúa modificando la tensión superficial disminuyendo la fuerza de adhesión de las partículas (mugre) a una superficie; por fosfatos que tienen un efecto ablandador del agua y floculan y emulsionan a las partículas de mugre, y algún otro componente que actúe como solubilizante, blanqueador, bactericida, perfumes, abrillantadores ópticos (tinturas que dan a la ropa el aspecto de limpieza), etc. Los detergentes tb pueden definirse como una sustancia que facilita la separación de materias extrañas de la superficie de las cosas.

Composición del detergente.
La composición de los detergentes comprende números compuestos según tres categorías importantes: Tensoactivos, Coadyuvantes y otros como: agentes blanqueadores, abrillantadores, etc.
Tensoactivos:
Son compuestos químicos que al disolverse en el agua o en otro disolvente, se orienta a la interfase entre el líquido y una fase sólida, líquida o gaseosa modificando las propiedades de la interfase
El término surfactante o tensoactivos es una contracción del término “agente de actividad superficial”, con el que se designa aquellas sustancia que modifican las propiedades físicas (mecánicas, eléctricas, ópticas, etc.) de una superficie, reduciendo la tensión superficial.
Coadyuvantes: 
Son sustancias que se incorporan a la formación de un detergente para mejorar o proteger la eficacia detersiva del tensoactivo.  Entre los mas frecuentes se consideran los polifosfatos, silicatos, carbonatos, citratos, etc.
El más utilizado es el tripolifosfato (TPP) cuya fórmula es Na5P3O10 y que se emplean tanto en los detergentes en polvo para el lavado de ropa como los detergentes para vajillas automáticas.
 Las principales funciones que realizan esos compuestos en relación con el lavado son las siguientes:
Actuar como emulsionante de la grasa y como dispersante de las partículas sólidas de la suciedad, impidiendo su redeposición.
Aditivos
Uno de los principales problemas que causa el uso de detergentes, es que los de tipo comercial deben contener ciertos aditivos que se pueden convertir en graves contaminantes del agua. Entre los principales aditivos están pequeñas cantidades de perfumes, blanqueadores, abrillantadores ópticos, estos últimos son tinturas que le dan a la ropa un aspecto de limpieza; y los agentes espumantes.
 Es importante recalcar que la producción de espuma de un detergente esta determinada por el tipo de surfactante que éste contenga, así de este modo, los surfactantes aniónicos producen abundante espuma, los surfactantes catiónicos producen una cantidad muy limitada de espuma y los surfactantes no iónicos casi no producen espuma, además de que la formación de espuma es ayudada por ciertos aditivos espumantes que se agregan a la fórmula, ya que la gente tiende a relacionar la capacidad de producción de espuma con la capacidad limpiadora, aunque la producción de espuma no tiene nada que ver con la eficacia del detergente.

 Actualmente se encuentran en el mercado los llamados detergentes antibacteriales, los cuales contienen agentes bactericidas, ésto en parte es bueno pero si se usa este detergente en exceso, entonces el agente bactericida llega a los cuerpos de agua y mata una buena proporción de los microorganismos presentes en éste, disminuyendo la capacidad de los microor-ganismos para degradar al detergente.


Principales problemas ocasionados por desecho desmedido de los detergentes.

Dentro de los principales problemas podemos mencionar los siguientes:

Espuma 
En las plantas de tratamiento de agua provoca problemas de operación, afecta la sedimentación primaria ya que engloba partículas haciendo que la sedimentación sea más lenta, dificulta la dilución de oxígeno atmosférico en agua y recubre las superficies de trabajo con sedimentos que contienen altas concentraciones de sur-factantes, grasas, proteínas y lodos.
Toxicidad  en la agricultura
Al utilizar a-guas negras que contengan deter-gentes para irriga-ción, se pueden contaminar los suelos y por consiguiente, los cultivos. Así por ejemplo se ha observado que el abs inhibe en un 70% el crecimiento de las plantas como el girasol en concentración de tan sólo 10 ppm. y en un 100% a 40 ppm.
El problema se presenta al usar exceso de estos detergentes, con lo cual se desechan enzimas activas al drenaje, las cuales al llegar a los cuerpos de agua provocarán daños en los seres vivos presentes en éstos, por acción directa sobre ellos o sobre los nutrientes que componen su dieta alimenticia.

Ventajas y desventajas:
La ventaja de los detergentes y jabones es que ayudan a que las substancias que son insolubles al agua, como el aceite o la grasa puedan disolver sus moléculas, y así eliminarlos mas fácil de las superficies, algunos jabones también ayudan a eliminar algunas bacterias que causan enfermedades al ser humano.
La desventaja es que algunos jabones o detergentes tardan demasiado tiempo en ser degradados por la naturaleza, y esto hace que al ser descargados en ríos, lagos, etc.
La mayoría de los detergentes sintéticos son contaminantes persistentes debido a que no son descompuestos fácilmente por la acción bacteriana. A los detergentes que no son biodegradables se les llama detergentes duros y a los degradables, detergentes blandos.

El principal agente tensoactivo que se usa en los detergentes es un derivado del alquilbencensulfonato como, por ejemplo, el dodecilbencensulfonato de sodio (C12H25-C6H4-SO3Na) el  cual puede hacer al detergente duro (no biodegradable, contaminante persistente) o blando (biodegradable, contaminante biodegradable), dependiendo del tipo de ramificaciones que tenga.

EL JABÓN
El jabón generalmente es el resultado de la reacción química entre un álcali (generalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún ácido graso; esta reacción se denomina saponificación. El ácido graso puede ser, por ejemplo, la manteca de cerdo o el aceite de coco. El jabón es soluble en agua y, por sus propiedades detersivas, sirve comúnmente para lavar.
Los jabones son inefectivos para la limpieza en agua dura (contiene sales de metales pesados, especialmente hierro y calcio), ya que el jabón reacciona con las sales de hierro y calcio y, en consecuencia, no disuelve el jabón y precipita en forma de sales insolubles (costra de las bañeras).
Influencia del jabon en el ser humano
lo cierto es que el cuerpo humano no fue diseñado para ser lavado con jabón.
Los ácidos grasos que nos cubren están ahí por una razón; estas sustancias constituyen el cosmético natural de la piel que no solo le da una apariencia saludable y bella, sino que la protege de las inclemencias del medio ambiente, como el sol, los hongos y las bacterias.
Mucho del jabón disponible en el mercado actual no es realmente jabón, sino un detergente. Los detergentes son un producto basado en petróleo, como la gasolina y el keroseno.
Efectos de los detergentes en el agua
Forman espumas: son más abundante en presencia de sales de calcio y también de proteínas en el medio. Pueden contener bacterias y virus. Dificultan el tratamiento de las aguas por problemas de operación en las plantas depuradoras.
Efectos tóxicos que dependen del tipo de detergente, sensibilidad de los microorganismos y condiciones del medio acuático.
Efectos de los detergentes en el suelo
Alteran la permeabilidad del suelo facilitando la penetración de microorganismos en las aguas subterráneas.
Efectos tóxicos en los cultivos debido a la presencia de detergentes en las aguas de regadío.
Detergentes sin fosfatos: Toxicidad
El nitrilo del ácido triacético (NTA) posee biodegradación cambiante que requiere oxígeno para ello. Se liberan productos con alto contenido en nitrógeno que, además de facilitar la eutrofización del agua por ser nutrientes para las plantas, resultan tóxicos debido a la formación de compuestos con iones metálicos venenosos.
El NTA no se degrada en condiciones anaerobias como las existentes en las fosas sépticas.

DESCRIPCIÓN DEL JABONCILLO
Es un árbol que puede alcanzar tamaños de 18-20 metros, pero en la zona urbano lo común es a una altura de 12 m, con diámetros de 40-45 cm, El fruto es una drupa globosa, de 1-1,5 cm de diámetro, color castaño claro al madurar.
Generalmente solitarias o raramente 2 o 3 juntas. Contiene en su interior una semilla negra redonda recubierta por una sustancia viscosa, pegajoso de color amarillento, que al frotarlo con el agua produce cantidad de espuma, ocasionada por el alto contenido de saponina, aproximadamente el 30%.             La  Sapindus Saponaria  originaria de América tropical, se distribuye desde el sur de Estados Unidos y en América latina.
Uso y manejo de el jaboncillo
Al estrujar los frutos estos hacen espuma que antes se usaba como jabón para lavar la ropa, dándole el nombre común de jaboncillo. Otra manera de obtener el jabón es cortar la pulpa y ponerla en agua para producir la espuma. También tiene uso en perfumería y farmacia (tinturas y emplastos). De la almendra se extrae un aceite que puede quemarse para alumbrado. El cocimiento de la corteza se puede usar como sudorífico y diurético.


Otros usos
Empiece por hervir un litro de agua. Enseguida, añada 50g de nueces de lavado. Dejar hirviendo 2 minutos más y retirar. En cuanto se enfríe, cuele la mezcla y entonces podrá utilizarla como champú (tiene propiedades anticas pa), champú para animales (deja el pelo suave y libre de parásitos), detergente multiusos (debido a las propiedades bactericidas y fungicidas de la saponina), limpia vidrios, detergente manual para la vajilla, champú para coches, jabón liquido, insecticida para las plantas y limpia joyas.
La mezcla puede ser utilizada durante unas 2-3 semanas. Si desea que la mezcla quede más perfumada, añada a la ebullición una o dos especies de plantas aromáticas (por ejemplo, salvia, alecrín, menta). Las nueces hervidas pueden ser utilizadas para más 3 lavados en la lavadora o en el lavavajillas, o se pueden hervir de nuevo.

Enzimas que limpian la ropa
Las enzimas que se usan industrialmente son producidas en grandes cantidades por bacterias y hongos que se cultivan en tanques llamados fermentadores. Estas enzimas se vienen usando desde hace más de 40 años con el objetivo de reemplazar a los compuestos sintéticos, minimizar el uso del agua y el consumo de energía, ya que antes las manchas sólo podían ser removidas con blanqueadores y altas temperaturas. La mayoría de las enzimas que están hoy en el mercado han sido mejoradas por técnicas de ingeniería de proteínas o provienen de microorganismos recombinantes (genéticamente modificados) para optimizar su proceso de fabricación.
Las enzimas usadas en los detergentes de lavado de ropa actúan sobre los materiales que constituyen las manchas, facilitando la remoción de estos materiales y de forma más efectiva que los detergentes convencionales.
Una molécula de enzima puede actuar sobre muchas moléculas de sustrato (leche, sangre, barro), por lo cual una cantidad pequeña de enzima agregada a un detergente de lavado proporciona un beneficio grande en la limpieza. La concentración de enzimas en la formulación de un detergente es mínima (menos del 1 % del volumen total) ya que las enzimas son biocatalizadores y no se consumen durante el lavado sino que encienden numerosas reacciones para facilitar la remoción de la suciedad.
Estas enzimas se nombran según los materiales que pueden degradar:
Proteasas, Amilasas, Lipasas, Celulasas.
Otros usos de las enzimas en detergentes
Los detergentes enzimáticos están siendo explorados para su aplicación no sólo en el lavado de ropa sino también en las siguientes actividades:
• Lavado de vajilla: proteasas y amilasas son las enzimas que han encontrado mayor aplicación en estos detergentes.
• Industria textil: la producción de jeans prelavados involucra el tratamiento de las ropas con amilasas, en un proceso conocido como biolavado, o bioblanqueado o prelavado.
• Óptica y medicina: las enzimas se usan en las formulaciones ópticas para la limpieza de lentes de contacto o en formulaciones médicas para limpieza de instrumental quirúrgico o de diagnóstico.
A través del uso de ingeniería genética, se pueden transferir genes de un organismo con la información para sintetizar determinada enzima a otros organismos. De esta forma, numerosas enzimas de interés industrial pueden ser producidas a gran escala por fermentación de microorganismos cuyo cultivo es conocido y controlado.
Las enzimas, una vez obtenidas por fermentación, son aisladas, purificadas y protegidas como granulados o cápsulas para ser incluidas en las formulaciones de detergentes. Las enzimas son encapsuladas en sustancias serosas inertes solubles en agua, y son adicionadas con estabilizantes como sales de calcio, formato de sodio, borato, o preparaciones de proteínas. Corrientemente los fabricantes usan gránulos coloreados como señal que simboliza la presencia de aditivos extras.

tensión superficial y capilaridad-lab. fisica

Universidad de Guayaquil
Facultad de Ingeniería Química
Laboratorio de Física II

212
TENSION SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD

INTEGRANTES:
Angulo Lozada Tatiana
Ávila Amador Wilson
Ramírez Castillo Andy
Pacheco  Romero Jefferson
Severino Daphne Paulette
León Quiroz Gianela

TEMA:
TENSION SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD
OBJETIVO:
Calcular la tensión superficial del agua.
Comprobar los resultados obtenidos con los datos de la tabla.

MARCO TEORICO
LA TENSIÓN SUPERFICIAL
 La tensión superficial mide las fuerzas internas que hay que vencer para poder expandir el área superficial de un líquido. La energía necesaria para crear una nueva área superficial, trasladando las moléculas de la masa liquida a la superficie de la misma, es lo que se llama tensión superficial.
A mayor tensión superficial, mayor es la energía necesaria para transformar las moléculas interiores del líquido a moléculas superficiales. El agua tiene una alta tensión superficial, por los puentes de hidrogeno.
En las moléculas que están presentes en un líquido, por ejemplo agua, hay fuerzas de atracción entre ellas, las que hacen que el líquido esté cohesionado.
 La resultante entre esas fuerzas hace que se anulen.
Imaginemos que esto está ocurriendo en todas las moléculas de agua que están en la superficie. Entonces tenemos que las moléculas están encadenas.

Este encadenamiento hace a la superficie del líquido comportarse como si fuese una membrana elasticidad.
Entonces la tensión superficial es la que hace que se forme una gota.
O que un insecto flote sobre la superficie del agua.
• Las moléculas de la superficie tienen mayor energía potencial que las situadas en el interior (energía superficial).
     – Para mover una molécula del interior de un líquido (menos       energía) hasta la superficie (alta energía), hay que realizar trabajo.
      – Mover una molécula de la superficie hasta el interior libera energía (por eso se va minimizando la superficie).
• Hay dos maneras de ver el concepto de tensión superficial (dimensionalmente).
                   – Tensión: Fuerza por longitud (N m-1)
                   – Energía por unidad de superficie (J m-2)
• Ambos son válidos, pero en situaciones distintas tienen utilidades diferentes.
LA CAPILARIDAD
La capilaridad, que es el ascenso de los líquidos por tubos muy estrechos.
El líquido asciende por las fuerzas atractivas entre sus moléculas y la superficie interior del tubo. Estas son fuerzas de adhesión. Hay que diferenciarlas de las fuerzas de cohesión, que son las fuerzas que unen las moléculas entre sí, y que son responsables de su condensación.
El menisco de un líquido es la superficie curvada que forma en un tubo estrecho. Para el agua tiene la forma ascendente (como una U) porque las fuerzas que provocan la adhesión de las moléculas de agua al vidrio son mayores que la fuerzas de cohesión, en cambio en caso del mercurio, las fuerzas de cohesión son mayores que las de adhesión y el menisco tiene unos bordes curvados hacia abajo.
Es la capacidad que tiene un líquido de subir espontáneamente por un canal minúsculo.
Debido a la tensión superficial, el agua sube por un capilar.
Esto se debe a fuerzas cohesivas, es decir, fuerzas que unen el líquido; y a fuerzas adhesivas, que unen al líquido con la superficie del capilar.
Hay capilaridad positiva y negativa.
El ejemplo anterior es una muestra de capilaridad positiva, debido a que el agua sube por el capilar.
El menisco en este caso será cóncavo.



MATERIALES
Vaso de precipitación
tubo capilar de vidrio
Soporte universal
pinzas
foco
Calibrador de vernier
Regla
Agua
MÉTODOS
Medir el diámetro interno del tubo capilar con el calibrador vernier, una vez q haces esto, añadimos agua al vaso de precipitación.
Armamos nuestro sistema, encendemos el foco y observamos el ascenso del agua por el tubo capilar.
Sacamos el tubo capilar del sistema asiéndole presión con el dedo pulgar en uno de los extremos del capilar para que el líquido no se salga del tubo, medimos la altura de ascenso del agua con una regla, anotamos estos valores.


CALCULOS
Datos

Diámetro del Tc: 0.20 cm ÷ 2 = r= 0.10 cm --- 0.10 x 10-2 m
h = 1.3 cm = 0.013 m
ƿ= 1000 Kg/m3
g= 9.8m/s2

 =

= 0.0637 N/m

%E= x100 =12.5%

CONCLUCIONES
Concluimos que para q el experimento tenga resultados debemos esperar el tiempo suficiente para que el agua ascienda ya que aunque es muy lento, la menor variación de altura provocaría un resultado de la tensión superficial errónea.
Pudimos llegar a la conclusión que según el principio del tensión el agua tendió a subir una altura h, el cual dependería de la fuerza de cohesión y adhesión que son propias dl liquido que ascendió por las fuerzas atractivas entre sus moléculas dentro del tubo capilar.
Llegamos a la conclusión que para que haya capilaridad la fuerza de cohesión natural que tiene que ser mayor a la fuerza de adhesión.
Se concluyo que la tensión superficial de un liquido es una propiedad exclusiva y específica de cada liquido, y que depende de la temperatura, estado del entorno, presión atmosférica. Podemos añadir que si en un liquido se añade una solución jabonosa se perderá la tensión superficial de este liquido.

BIBLIOGRAFIA
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Resnick, Robert & Halliday, David (2004) (en español). Física 4ª. CECSA, México. ISBN 970-24-0257-3.
Tipler, Paul A. (2000) (en español). Física para la ciencia y la tecnología (2 volúmenes). Barcelona: Ed. Reverté. ISBN 84-291-4382-3.