Tensão superficial. Peso e volume da gota do líquido

Esta calculadora online calcula o peso e o volume da gota dado a tensão superficial, o diâmetro do tubo capilar e a densidade do líquido

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A imagem à esquerda ilustra uma gota de líquido que está suspensa na extremidade de um tubo por tensão superficial. Esta força é proporcional ao comprimento do limite entre o líquido e o tubo e é dada por

F=2 \pi R\gamma,

onde \gamma - coeficiente de tensão superficial, Newton por metro, N/m

A gota continua suspensa enquanto o componente vertical da força de tensão superficial for igual à força da gravidade, ou seja,

mg=2 \pi R \gamma sin \alpha

A força máxima de tensão superficial aplicada, quando alfa é igual a 90°, fornece o peso máximo de uma gota de líquido com dada tensão superficial.

mg=2 \pi R \gamma, thus

m=\frac{2 \pi R \gamma}{g}

Tendo a massa e a densidade do líquido, o volume é trivial.

Na realidade, a gota se desprende onde o "pescoço" é formado, um pouco abaixo da extremidade do tubo, portanto, o diâmetro usado deve ser menor que o diâmetro do tubo. Entretanto, se a alta precisão não for necessária, isso geralmente é negligenciado.

Além disso, nesta calculadora, eu estimo o diâmetro máximo do tubo, o que permite a formação de gotas. Eu suponho que para uma gota ser formada, a força de tensão superficial deve ser capaz de segurar pelo menos um hemisfério. Assim, dada a densidade do líquido, a fórmula se torna

\frac{2}{3} \pi R^3 \rho g=2 \pi R \gamma

e o raio é,

r = \sqrt{\frac{3\gamma}{2g\rho}}

Algumas observações sobre a calculadora abaixo. Primeiramente, ela não calcula o peso e o volume se o diâmetro do tubo for maior que o fornecido pela equação acima. Em segundo lugar, os valores padrão para a densidade do líquido e o coeficiente de tensão superficial são dados para a água.

PLANETCALC, Tensão superficial. Peso e volume da gota do líquido

Tensão superficial. Peso e volume da gota do líquido

Dígitos após o ponto decimal: 3
Peso máximo da gota, g
 
Volume máximo da gota, cm3
 
Diâmetro máximo do tubo, m
 

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