BÀI 37: CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶTCỦA CHẤT LỎNGTẠI SAO?lln oi .mpegI. HIỆN TƯNG CĂNG BỀ MẶT CỦACHẤT LỎNG:1. Thí nghiệm: Nhúng một khung dâykim loại trên đó có buộcmột vòng dây chỉ hìnhdạng bất kỳ vào nước xàphòng (Hình vẽ). Nhấc nhẹ khung dây rangoài để tạo thành mộtmàng xà phòng phủ kínmặt khung dây.I. HIỆN TƯNG CĂNG BỀ MẶT CỦACHẤT LỎNG:1. Thí nghiệm: Chọc thủng màng xàphòng bên trong vòng dâychỉ. Kết quả: màng xà phòngcòn lại có xu hướng tự colại để giảm diện tích tớimức nhỏ nhất có thể.I. HIỆN TƯNG CĂNG BỀ MẶT CỦACHẤT LỎNG:1. Thí nghiệm:Kết luận: Trên bề mặt phầnxà phòng có các lực nằmtiếp tuyến với bề mặt màngvà kéo nó căng đều theophương vuông góc với vòngdây chỉ, làm cho vòng dâychỉ có dạng một đường tròn.Lực kéo căng bề mặt chấtlỏng gọi là lực căng bề mặtcủa chất lỏng.I. HIỆN TƯNG CĂNG BỀ MẶT CỦACHẤT LỎNG:2. Lực căng bề mặt:Lực căng bề mặt tác dụng lênmột đoạn đường nhỏ bất kỳ trênbề mặt chất lỏng luôn có phươngvuông góc với đoạn đường này vàtiếp tuyến với bề mặt chất lỏng,có chiều làm giảm diện tích bềmặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệthuận với độ dài l của đoạnđường đó.Tại sao có lực căng bề mặt chất lỏng?* Trên mặt thoáng, các phân tử có xuhướng bò hút vào trong chất lỏng Làmcho mặt thoáng chất lỏng có xu hướng giảmđi và căng ra.I. HIỆN TƯNG CĂNG BỀ MẶT CỦACHẤT LỎNG:I. HIỆN TƯNG CĂNG BỀ MẶT CỦACHẤT LỎNG:Tại sao lưỡi lam nổitrên mặt nước?Câu hỏi: Câu nào dưới đây không đúng khinói về lực căng bề mặt của chất lỏng?A. Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏbất kì trên bề mặt chất lỏng có phương vuông gócvới đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chấtlỏng.B. Lực căng bề mặt luôn luôn vuông góc với bề mặtchất lỏngC. Lực căng bề mặt có chiều làm giảm diện tích bềmặt chất lỏngD. Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏbất kì trên bề mặt chất lỏng có độ lớn f tỷ lệ với độdài l của đoạn đường đóI. HIỆN TƯNG CĂNG BỀ MẶT CỦACHẤT LỎNG:2. Lực căng bề mặt:Công thức:f = σ .lVới:σ : hệ số căng mặt ngoài (N/m)Giá trò của σ phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độcủa chất lỏng (σ giảm khi nhiệt độ tăng)Câu hỏi: Trong một ống thủy tinh nhỏ và mỏngđặt nằm ngang có một cột nước. Nếu hơ nóng nhẹmột đầu của cột nước trong ống thì cột nước nàysẽ chuyển động về phía nào? Tại sao?A. Chuyển động về phía đầu lạnh. Vì lực căng bề mặtcủa nước nóng giảm so với nước lạnh.B. Chuyển động về phía đầu nóng. Vì lực căng bề mặtcủa nước nóng tăng so với nước lạnh.C. Đứng yên. Vì lực căng bề mặt của nước nóng khôngthay đổi so với nước lạnh.D. Dao động trong ống. Vì lực căng bề mặt của nướcnóng thay đổi bất kỳ.1. Làm thế nào để xác định độ lớn lựccăng bề mặt tác dụng lên chiếc vòng?* Để chiếc vòng bứt khỏi mặt nước:F = FC + P FC = F - PF2. Hãy xác định hệ số căng bề mặtcủa chất lỏng trong bình?Chiếc* Gọi L1, L2 là chu vi ngoài và chu vitrong của chiếc vòng.FC = (L1+L2) =F-P = (D +FCL1+L2Dây treoMàngnướcvòngff* D, d là chu vi ngoài và chu vi trong củachiếc vòng.I. HIỆN TƯNG CĂNG BỀ MẶT CỦACHẤT LỎNG:• 3. Ứng dụng: Dùng vải căng trên ô dù hoặc trên mui bạt ô tô. Dùng nước xà phòng để giặt quần áo. Ứng dụng làm ống nhỏ giọt.Câu hỏi: Các giọt rơi ra từ ống nhỏ giọt.Trường hợp nào giọt nước nặng hơn, khinước nóng hay nước nguội?A.B.C.D.Như nhau.Giọt nước nguội nặng hơn.Giọt nước nóng nặng hơn.Không xác đònh đượcII. HIỆN TƯNG DÍNH ƯỚT.HIỆN TƯNG KHÔNG DÍNH ƯỚT• 1. Thí nghiệm:• Nhỏ một giọt nước lên thủy tinh sạch và nhỏmột giọt nước lên lá sen.• Quan sát hình dạng của giọt nước.II. HIỆN TƯNG DÍNH ƯỚT.HIỆN TƯNG KHÔNG DÍNH ƯỚT•1. Thí nghiệm: Nhỏ một giọt nước lên thủy tinh sạch thì nước chảy lanrộng thành một hình có dạng bất kỳ ⇒thủy tinh bòdính ướt nước Nhỏ một giọt nước lên lá sen thì giọt nước sẽ vo trònlại và bò dẹt xuống do tác dụng của trọng lực⇒ lá senkhông bò dính ướt nướcII. HIỆN TƯNG DÍNH ƯỚT.HIỆN TƯNG KHÔNG DÍNH ƯỚT• 1. Thí nghiệm:• Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình chứa có dạngmặt khum lõm khi thành bình bò dính ướtII. HIỆN TƯNG DÍNH ƯỚT.HIỆN TƯNG KHÔNG DÍNH ƯỚT• 1. Thí nghiệm:• Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình chứa có dạngmặt khum lồi khi thành bình không bò dính ướtCâu hỏi: Hiện tượng nào sau đây làdo hiện tượng dính ướt?A. Giọt chất lỏng trên mặt vật rắn bò vo trònB. Chất lỏng rót vào cốc cao hơn miệng cốcC. Mực chất lỏng trong ống mao dẫn thấp hơnmực chất lỏng ngoài chậu.D. Chất lỏng chảy thành giọt khi ra khỏi ốngmao dẫnII. HIỆN TƯNG DÍNH ƯỚT.HIỆN TƯNG KHÔNG DÍNH ƯỚT• 2. Ứng dụng: Giải thích một sốhiện tượng tự nhiên Trong công nghệtuyển khoáng, hiệntượng mặt vật rắn bòdính ướt chất lỏngđược ứng dụng đểlàm giàu quặng theophương pháp tuyểnnổi.III. HIỆN TƯNG MAO DẪN1. Thí nghiệm: Nhúng ba ống thủy tinh có đường kính nhỏ khácnhau vào trong cùng một cốc nước. Quan sát mức nước trong ống thủy tinhIII. HIỆN TƯNG MAO DẪNKết quả: Mức nước trong ống dângcao hơn bề mặt chất lỏngở bên ngoài ống và bềmặt chất lỏng có dạngmặt khum lõm. Nếu ống có đường kínhtrong càng nhỏ thì mứcnước bên trong ống dângcàng cao so với bề mặtchất lỏng.III. HIỆN TƯNG MAO DẪN• 2. Hiện tượng mao dẫn: Hiện tượng mức chất lỏngbên trong các ống có đườngkính trong nhỏ luôn dângcao hơn, hoặc hạ thấp hơnso với bề mặt chất lỏng bênngoài ống gọi là hiện tượngmao dẫn. Các ống trong đó xảy rahiện tượng mao dẫn gọi làống mao dẫn.Hình 37.7 Show
I. HIỆN TƯỢNG CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG 1. Thí nghiệm
Những lực kéo căng bề mặt chất lỏng gọi là lực căng bề mặt của chất lỏng. 2. Lực căng bề mặt Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn $f $ tỉ lệ thuận với độ dài $l$ của đoạn đường đó. $f = \sigma l$ với $\sigma $ là hệ số căng bề mặt, đơn vị N/m. Giá trị của $\sigma $ phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng $\sigma $ giảm khi nhiệt độ tăng. Bảng hệ số căng bề mặt của một số chất lỏng
3. Ứng dụng Do tác dụng của lực căng bề mặt nên nước mưa không thể lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù hoặc trên mui bạt ô tô tải; nước trong ống nhỏ giọt chỉ có thể thoát ra khỏi miệng ống khi giọt nước có kích thước đủ lớn để trọng lượng của nó thắng được lực căng bề mặt của nước tại miệng ống;... Hoà tan xà phòng vào nước sẽ làm giảm đáng kể lực căng bề mặt của nước, nên nước xà phòng dễ thấm vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải,... II. HIỆN TƯỢNG DÍNH ƯỚT, HIỆN TƯỢNG KHÔNG DÍNH ƯỚT 1. Thí nghiệm
Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình chứa nó có dạng mặt khum lõm khi thành bình bị dính ướt và có dạng mặt khum lồi khi thành bình không bị dính ướt. 2. Ứng dụng
Trong công nghệ tuyển khoáng, hiện tượng mặt vật rắn bị dính ướt chất lỏng được ứng dụng để làm giàu quặng theo phương pháp “tuyển nổi”. III. HIỆN TƯỢNG MAO DẪN 1. Thí nghiệm
Hiện tượng mức chất lỏng bên trong các ống có đường kính trong nhỏ luôn dâng cao hơn, hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn. Các ống trong đó xảy ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn. 2. Ứng dụng Do hiện tượng mao dẫn, nước có thể dâng lên từ đất qua hệ thống các ống mao dẫn trong bộ rễ và trong thân cây để nuôi cây tưoi tốt; dầu hoả có thể ngấm theo các sợi nhỏ trong bấc đèn lên đến ngọn bấc để cháy; dầu nhờn có thể thấm qua các lớp phớt hay mút xốp để bôi tron liên tục các vòng đỡ trục quay của các động co điện,... Page 2 SureLRN
Đã bao giờ bạn tự hỏi rằng chiếc kim khâu và lưỡi lam làm thế nào có thể nổi trên mặt trước khi nó nằm ngang nhưng lại bị chìm khi nó nằm nghiêng không? Để giải thích cho câu hỏi trên, bạn hãy quan sát những hiện tượng bề mặt chất lỏng mà chúng tôi thí nghiệm nhé! Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏngThí nghiệmLàm thủng màng xà phòng bên trong vòng dây chỉ, ta thấy được vòng dây chỉ được căng tròn ra. Hiện tượng này cho thấy trên bề mặt màng xà phòng đã xuất hiện các lực nằm tiếp tuyến với bề mặt màng xà phòng. Lực cũng sẽ kéo mặt xà phòng căng đều theo mọi phương vuông góc với vòng dây chỉ. Vậy các lực kéo căng bề mặt chất lỏng gọi là lực căng bề mặt chất lỏng. Lực căng bề mặt chất lỏngLực căng bề mặt tác dụng lên một diện tích bất kỳ luôn có phương vuông góc với đoạn chất lỏng. Ngoài ra nó cũng vuống góc với tiếp tuyến của bề mặt chất lỏng. Lực căng bề mặt chất lỏng có chiều làm giảm diện tích bề mặt của chất lỏng và có độ lớn tỉ lệ thuận với độ dài của đoạn chất lỏng đó. Công thức tính lực căng bề mặt chất lỏng như sau: f = sl Trong đó: s là hệ số căng của mặt ngoài chất lỏng, có đơn vị là N/m. Hệ số s sẽ phụ thuộc vào cả bản chất và nhiệt độ của chất lỏng. S tỉ lệ nghịch với nhiệt độ, s giảm khi nhiệt độ tăng. Ứng dụngNhờ có hiện tượng lực căng mặt ngoài của chất lỏng nên nước mưa không thể lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù. Ngoài ra, chúng cũng không lọt qua được các mui bạt che ô tô. Khi hoà tan xà phòng vào nước, lực căng mặt ngoài của nước sẽ được làm giảm đáng kể nên nước xà phòng. Từ đó sẽ dễ dàng thấm sâu vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải. Hiện tượng dính ướt và không dính ướt của bề mặt chất lỏngThí nghiệmGiọt nước nhỏ lên mặt thuỷ tinh sẽ bị lan rộng ra thành một hình dạng bất kỳ không nhất định, vì nước dính ướt thuỷ tinh. Giọt nước nhỏ lên mặt thuỷ tinh được phủ một lớp nilon sẽ bo tròn lại và bị dẹt xuống do tác động của trọng lực. Lý do được giải thích là do nước không dính ướt với nilon. Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ có dạng mặt khum lõm khi thành bình bị dính ướt. Bề mặt chất lỏng sẽ có dạng mặt khum lồi khi thành bình không bị dính ướt. Ứng dụngHiện tượng bề mặt vật rắn bất kỳ bị dính ướt được ứng dụng để làm giàu quặng theo phương pháp “tuyển nổi”. Hiện tượng mao dẫn của bề mặt chất lỏngThí nghiệmNhúng các ống thuỷ tinh có đường kính bên trong rất nhỏ vào trong lòng chất lỏng ta thấy:
Hiện tượng mức chất lỏng ở bên trong các ống có đường kính trong nhỏ luôn dâng cao hơn hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn. Các ống khi xảy ra hiện tượng mao dẫn sẽ được gọi là ống mao dẫn. Với hệ số căng mặt ngoài s càng lớn, đường kính trong của ống càng nhỏ thì mức chênh lệch chất lỏng trong và ngoài ống sẽ càng lớn. Ứng dụngHiện tượng này được biết đến nhiều trong các ống mao dẫn trong bộ rễ và thân cây. Hệ thống này sẽ có nhiệm vụ dẫn nước hòa tan khoáng chất lên để nuôi cây. Dầu hoả ngấm vào các sợi dây nhỏ trong bấc đèn khiến ngọn bấc bùng cháy. Đây là hiện tượng mao dẫn. Như vậy, bài viết trên đã cung cấp cho các bạn đầy đủ những kiến thức về hiện tượng bề mặt chất lỏng. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích được cho bạn hiểu hơn về cuộc sống quanh ta. |
