Young-laplace equation in convenient polar coordinates and its implementation in Matlab®

Ecuación de Young-Laplace en coordenadas polares convenientes y su implementación en Matlab®

Una nueva forma de expresión para el se propone la ecuación de Young-Laplace. La ecuación de Young-Laplace se desarrolla en un conveniente sistema de coordenadas polares y se programa en MatLab®. El perfil generado demostró estar en concordancia con los reportados en la literatura. Se desarrolló y probó un algoritmo que evita la interpolación de perfiles para la medición de la tensión superficial de los perfiles de las gotas de colgante.

INTRODUCCIÓN

La tensión superficial e interfacial son propiedades muy importantes en la ciencia y la ingeniería debido al papel que desempeñan en varios procesos, como la emulsificación y la formación de espuma. Además, esta propiedad es muy sensible a la presencia de contaminantes y permite conocer el comportamiento de las fuerzas intermoleculares en las interfaces. A menudo se requieren valores fiables para esta propiedad y se necesitan técnicas fiables para medirla.

Se han desarrollado muchas técnicas para medir la tensión superficial (1). Entre los métodos comúnmente utilizados, los métodos de forma de gota basados en el análisis de la forma y el tamaño de una gota colgante tienen varias ventajas: Son métodos absolutos y no dependen del ángulo de contacto entre el líquido y la superficie sólida. Además, la cantidad de muestra es pequeña; tienen una excelente precisión, son aplicables tanto a las interfaces aire-líquido como a las líquido-líquido, y son versátiles, sencillos y apropiados en varias situaciones, incluidas las de temperatura y presión extremas. También se han utilizado para determinar las propiedades de adsorción de los sistemas biológicos, incluida la adsorción de proteínas en las interfaces (2, 3).

El método se basa en la ecuación de Young-Laplace para la capilaridad. Compara el perfil generado, obtenido mediante un conjunto de parámetros iniciales que incluyen la tensión superficial, con el perfil experimental. El procedimiento se repite para varios valores de tensión superficial hasta que se encuentra un buen acuerdo entre el perfil calculado teóricamente y el experimental (4-6).

Se han introducido varios cambios en el método original después de su aparición en los años 90 (5, 6). Las modificaciones incluyen mejoras en el hardware (7), lente, cámara CCD, fuente de luz, etc., cambios en los algoritmos para incluir nuevos métodos numéricos (8-10), algoritmos de detección de bordes (11) y la aplicación del método a muestras turbias (7, 12).