SUPERFICIE e INTERFASE: Se define una superficie como la superficie de contacto
entre un gas y una fase condensada (líquido o sólido). Se define una interfase como la
superficie de contacto entre dos fases condensadas (dos líquidos o un líquido y un sólido).
Se definió la tensión superficial como la fuerza de atracción hacia dentro ejercida
sobre las moléculas de la superficie de un líquido. Esta tensión tiene como consecuencia
la contración de la superficie.
Cuando se ponen en contacto dos
líquidos inmiscibles el sistema considerado
estará formado por las dos fases líquidas y
la interfase de contacto entre ellas.
Las moléculas de la interfase entre
dos líquidos estarán sometidas a fuerzas de
magnitudes diferentes a las que estan
sometidas las moléculas del seno de cada
uno de los líquidos
Además se tendran también interacciones
de tipo Van der Waals con las
moléculas del otro líquido en la interfase,
lo que conducirá a que la tensión a la
interfase (tensión interfacial) tenga un
valor intermedio entre las tensiones
superficiales de los dos líquidos
condensados.

De acuerdo a la siguiente figura El trabajo necesario para
modificar el área está dado por: γ dA
Si además de este trabajo se toma
en consideración el asociado a cualquier
cambio de volúmen ó -PdV, donde P es la
presión en cada fase y V el volumen total
del sistema, el trabajo total realizado en el
sistema cerrado es:
dW = - P dV + γ dA
ya que para aumentar el área se requiere un
trabajo positivo, la tensión tiene un valor
positivo.

ahora si consideramos lo siguiente:
Una
gota de líquido o burbuja de gas (fase α),
suspendida en un líquido (fase β) cuando
el embolo se desplaza algo de la gota se
evapora o algo de la burbuja se condensa.
dW = - Pβ dV = - Pβ ( dVβ + dVα )
= - Pβ dVβ - Pα dVα + Pα dVα - Pβ dVα
= - Pβ dVβ - Pα dVα + ( Pα - Pβ ) dVα
Pero Pα - Pβ = ΔP =
2γ
r V =
43 π r3 y A = 4π r2
y dW = - Pβ Vβ - PαVα + γ dA
También se definió la tensión superficial como el trabajo necesario para generar
un centímetro cuadrado de superficie o la energía libre superficial por centímetro
cuadrado de área.
Volvamos al caso de la primer figura. Como la interfase es plana P1 = P2 = P.
Para un sistema multicomponente, el potencial químico de cada componente debe
ser igual en cada fase y en la interfase. La variación de la energía del sistema está dada
por:
dG = - S dT + V dP + γ dA + Σi
μi dni
en la que γ dA es el trabajo reversible a P y T constante asociado con la variación del área.
Todas las relaciones termodinámicas clásicas se escriben con el término adicional
concerniendo la superficie.
dU = T dS - P dV + γ dA + Σi
μi dni
dH = T dS + V dP + γ dA + Σi
μi dni
dF = -S dT - P dV + γ d A + Σi
μi dni
NOTA: Para interfases curvas, la presión no es la misma de parte y otra de la interfase al
equilibrio, y por lo tanto el término -PdV se deberá sustituir por los términos -PdV para ambas
fases. |