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Energía superficial

Publicado por Ángeles Méndez

Se conoce como energía superficial, a la energía que se necesita para poder romper los enlaces presentes de tipo intermolecular, hecho que da lugar a una superficie. Cuando hablamos de la física de un sólido, las superficies tienen que ser intrínsecamente poco favorables energéticamente hablando con respecto de la masa, o lo que es lo mismo, debe de existir una fuerza que sea capaz de formar la superficie. Así, podemos definir a la energía superficial como una gran abundancia de energía en la superficie de un material, si la comparamos con la que poseería si dicha superficie se encontrase inmersa dentro de la masa.

Cuando hablamos del caso de los líquidos, la conocemos como tensión superficial, la cual es idéntica a la densidad de energía superficial. Por ejemplo, el agua, posee una densidad de energía superficial de aproximadamente 0.072 J/m^2, así como una tensión superficial de unos 0.072 N/m.

Cuando, en el caso de un sólido, rompemos su superficie, haciendo pedazos, conseguimos que se consuma una cantidad de energía debido a la ruptura de enlaces. Si dicho corte es de tipo reversible, conseguiremos que la energía que se produce en la ruptura, se conserve, pues la conservación de energía dice que la energía que ha sido consumida en dicho proceso deberá ser idéntica a la energía de tipo inseparable a las superficies nuevas que han sido creadas. La unidad de energía superficial que posea un material debe ser entonces, la mitad del valor de la energía de cohesión que tiene, mientras que el resto de las condiciones dadas permanecen iguales.

Este hecho en realidad, en la parte práctica, se hace realidad tan sólo en el caso de que la superficie que ha sido recién cortada se haya preparado al vacío. Las distintas superficies frecuentemente cambian o alteran sus superficies de manera irreversible, lo que las hace alejarse enormemente de los modelos simples que estudiamos. Se han estudiado zonas muy dinámicas y cambiantes, las cuales reaccionan de manera rápida lo que hace que la energía superficial estudiada se reduzca a través de procesos de tipo pasivo (pasivación) o a través de la absorción.

Así se sabe que los sólidos tienen una forma fija, diciéndose que actúan de una sola pieza, es decir, cada una de las partes que compone un sólido se adhiere firmemente a los fragmentos adyacentes de tal manera que si intentamos desplazar un objeto, lo desplazaremos entero. A dicha propiedad se la conoce con el nombre de cohesión. En cambio, los líquidos se adaptan a los recipientes que los contengan. Los líquidos no poseen este tipo de propiedad de cohesión, cosa que no implica que no exista ninguna fuerza de interacción dentro de los líquidos, pues a su manera, existe otro tipo de fuerza de cohesión. La gran parte de los líquidos poseen dicha fuerza, pero es bastante más débil que en el caso de los sólidos.

En los centros de un líquido, cualquier parte se encuentra bajo iguales fuerzas de cohesión independientemente de la dirección. No existe una fuerza de tipo neta que no se encuentre balanceada en cualquier dirección. Esto cambia cuando hablamos de la superficie del líquido, el cual por lo general se encuentra rodeado de aire en la parte superficial, lo que hace que solo reciba fuerzas de cohesión hacia el interior, pues las fuerzas que ejerce el aire son prácticamente despreciables. Así la resultante a estas fuerzas es de tipo perpendicular a la superficie de los líquidos.

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