Chất lỏng không dính vào nhau gọi là gì năm 2024

Click để về mục lục

37

CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG

1. Kiến thức

- Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng căng bề mặt.

- Nói rõ được phương, chiều và độ lớn của lực căng bề mặt. Nêu được ý nghĩa và đơn vị đo của hệ số căng bề mặt.

- Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt.

- Mô tả được sự tạo thành mặt khum của bề mặt chất lỏng ở sát thành bình chứa nó trong trường hợp dính ướt và không dính ướt.

- Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng mao dẫn.

2. Kỹ năng

- Vận dụng được công thức tính lực căng bề mặt để giải các bài tập.

- Vận dụng được hiện tượng mao dẫn để giải thích một số hiện tượng vật lí trong tự nhiên.

Tại sao chiếc kim khâu hoặc lưỡi dao cạo râu có thể nổi trên mặt nước khi đặt nó nằm ngang nhưng lại bị chìm vào trong nước khi đặt nó nằm nghiêng?

Tại sao bề mặt nước ở chỗ tiếp xúc với thành bình hoặc thành ống không phẳng ngang, mà lại bị uốn cong thành mặt khum?

Tại sao mức nước bên trong các ống nhỏ lại dâng cao hơn mặt nước bên ngoài ống?

I - HIỆN TƯỢNG CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG

1. Thí nghiệm

Nhúng một khung dây thép mảnh trên đó có buộc một vòng dây chỉ hình dạng bất kì vào trong nước xà phòng. Sau đó nhấc nhẹ khung dây thép ra ngoài để tạo thành một màng xà phòng phủ kính mặt khung dây, chọc thủng phần màng xà phòng ở giữa vòng dây chỉ và quan sát hình dạng của vòng dây này (Video 37.1a).

Video 37.1a

2. Lực căng bề mặt

Khi phần màng xà phòng bên trong vòng dây chỉ bị chọc thủng thì phần màng xà phòng còn lại trong khung dây đã tự co lại để giảm diện tích tới mức nhỏ nhất, đồng thời tác dụng lên vòng dây những lực kéo căng đều theo theo phương vuông góc với vòng dây, làm cho còng dây có dạng hình tròn. Những lực kéo căng này gọi là lực căng bề mặt của chất lỏng.

Kết quả của thí nghiệm trên và nhiều thí nghiệm chứng tỏ: Lực căng bề mặt của chất lỏng có phương tiếp tuyến với mặt thoáng và vuông goc với đường giới hạn của mặt thoáng, có chiều sao cho tác dụng của lực này làm giảm diện tích mặt thoáng của chất lỏng.

Có thể đo lực căng bề mặt của chất lỏng bằng cách đo lực F để bứt vòng kim loại V ra khỏi mặt thoáng của chất lỏng (Xem Bài 40:

). Làm thí nghiệm với các chất lỏng và các vòng kim loại khác nhau, người ta thấy độ lớn của lực căng bề mặt Fc tỉ lệ với độ dài l của đường giới hạn mặt thoáng của chất lỏng.

Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kỳ 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.

s gọi là hệ số căng bề mặt, đơn vị đo là niu-tơn trên mét (N/m). Nó phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất chất lỏng. Khi nhiệt độ của chất lỏng tăng thì hệ số căng bề mặt của nó giảm.

Video 37.1b

1. Hãy quan sát kĩ và giải thích hiện tượng thí nghiệm trên (Video 37.1b).

Hình 37.1

2. Tại sao giọt nước đang rơi có dạng hình cầu?

3. Ứng dụng

Do hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng nên nước mưa không thể chảy qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căn trên ô dù hoặc trên mui ôtô tải, nước đựng trong ống nhỏ giọt chỉ có thể chảy ra khỏi miệng ống thành từng giọt khi giọt nước có trọng lượng lớn hơn lực căng bề mặt của nước tại miệng ống (Video 37.2),...

Hòa tan xà phòng vào nước sẽ làm giảm đáng kể lực căng bề mặt của nước, nên nước xà phòng dể thấm vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải. Nếu hòa tan xà phòng vào nước nóng thì lực căng bề mặt của nước càng giảm mạnh và nước xà phòng nóng càng dễ thấm vào các sợi vải hơn.

Video 37.2

Video 37.3. Nhờ lực căng bề mặt của nước...

Hình 37.2. Con nhện nước

Hình 37.3. Trò chơi "thổi bong bóng xà phòng"

II - HIỆN TƯỢNG DÍNH ƯỚT. HIỆN TƯỢNG KHÔNG DÍNH ƯỚT

1. Thí nghiệm

1. Lấy một tấm thủy tinh và một lá môn (hoặc kính bọc ni long). Nhỏ lên bề mặt vài giọt nước. Nếu trên bề mặt nào giọt nước lan rộng ra thành một lớp mỏng thì ta nói là bị dính ướt nước. Nếu trên bề mặt nào giọt nước co tròn lại và bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực thì ta nói bề mặt đó không dính ướt (Video 37.4a,b).

1. Khi lực hút giữa các phân tử của mặt vật rắn với các phân tử chất lỏng mạnh hơn so với lực hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau thì xảy ra hiện tượng dính ướt. Ngược lại, khi lực hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau lớn hơn lực hút giữa các phân tử của mặt vật rắn với các phân tử chất lỏng thì xảy ra hiện tượng không dính ướt.

Làm thí nghiệm với nhiều chất lỏng và các bình chứa có bản chất khác nhau, người ta quan sát thấy mặt thoáng của chất lỏng ở sát thành bình chứa nó luôn bị uống cong thành một mặt khum. Khi thành bình dính ướt chất lỏng thì mặt thoáng chất lỏng ở gần thành bình bị kéo lên một chút và có dạng khum lõm. Khi thành bình không dính ướt chất lỏng thì mặt thoáng chất lỏng ở gần thành bình bị kéo xuống một chút và có dạng khum lồi (Video 37.5).

Video 37.4a. Thí nghiệm về hiện tượng dính ướt và không dính ướt

Video 37.4b. Mô phỏng thí nghiệm về hiện tượng dính ướt và không dính ướt

Video 37.5

3. Hãy giải thích câu truyền miệng trong dân gian: "Nước đổ lá khoai, nước đổ đầu vịt".

Hình 37.4. "Nước chảy lá khoai"

2. Ứng dụng

Trong công nghệ tuyển khoáng, hiện tượng vật rắn bị dính ướt chất lỏng được ứng dụng để làm giàu quặng theo phương pháp "tuyển nổi".

Quặng mỏ được nghiền thành các hạt nhỏ rồi đổ vào trong một bể chứa hỗn hợp nước pha dầu nhờn và khuấy đều. Khi đó trong hỗn hợp này có các bọt khí bọc trong màng dầu. Các hạt của một số khoáng chất có ích (thiếc, sunfua đồng...) bị dính ướt dầu nhưng không bị dính ướt nước nên chúng sẽ nổi lên trên mặt nước cùng các bọt khí bọc dầu, còn cá hạt bẩn quặng (đát, cát...) bị dính ướt nước sẽ chìm xuống đáy bể chứa (Video 37.6) Người ta hớt lớp bọt khí dính các hạt khoáng chất có ích nổi trên mặt của bể chứa và thu được khoáng chất có hàm lượng hơn hàng chục lần so với quặng thô ban đầu.

Video 37.6

III - HIỆN TƯỢNG MAO DẪN

1. Thí nghiệm

Nhúng thẳng đứng các ống thủy tinh hở hai đầu và có đường kính trong nhỏ (cỡ một vài milimet) vào trong cùng một chậu nước (Video 37.7).

Kết quả của nhiều thí nghiệm chứng tỏ rằng khi nhúng các ống có đường kính nhỏ vào trong chất lỏng. Nếu thành ống bị dính ướt chất lỏng (ví dụ: ống thủy tinh nhúng trong nước) thì mực chất lỏng trong ống sẽ dâng lên cao hơn so với mặt thoáng của chất lỏng bên ngoài. Đồng thời mặt thoáng chất lỏng trong ống có dạng gần giống mặt cầu lõm. Nếu thành ống không bị dính ướt chất lỏng (ví dụ: ống thủy tinh nhúng trong thủy ngân) thì mực chất lỏng trong ống sẽ hạ xuống thấp hơn so với mặt thoáng của chất lỏng bên ngoài. Đồng thời mặt thoáng chất lỏng trong ống có dạng gần giống mặt cầu lồi.

Đường kính trong của các ống càng nhỏ thì độ dâng cao hoặc hạ thấp càng lớn.

Hiện tượng mức chất lỏng trong các ống có đường kính trong nhỏ dâng cao hoặc hạ thấp hơn so với mặt thoáng bên ngoài các ống gọi là hiện tượng mao dẫn. Các ống trong đó xảy ra hiện tượng mao dẫn gọi là các ống mao dẫn (Hình 37.5).

Video 37.7. Mô phỏng thí nghiệm

Hình 37.5

* Độ dâng cao (hoặc hạ thấp) của mức chất lỏng trong ống mao dẫn so với mặt thoáng bên ngoài ống được xác định theo công thức:

với

là hệ số lực căng mặt ngoài, D là khối lượng riêng của chất lỏng, d là đường kính trong của ống mao dẫn, g là gia tốc rơi tự do.

2. Định nghĩa

Hiện tượng mức chất lỏng bên trong các ống có đường kính trong nhỏ luôn cao hơn, hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn.

3. Ứng dụng

Do hiện tượng mao dẫn, nước có thể vận chuyển từ đất qua hệ thống các ống mao dẫn trong bộ rễ và thân cây lên đến ngọn cây (Video 37.8), dầu hỏa có thể ngấm theo các sợi nhỏ trong bấc đèn lên đến ngọn bấc(Video 37.9),...

Video 37.8. Mô phỏng minh họa

Video 37.9. Mô phỏng minh họa

* Phải trồng cây, bảo vệ rừng, chống xói mòn đất); đất đồi có cây xanh che phủ thì ít bị hạn hán, giữ được nước ngầm.

Do tác dụng của lực căng mặt ngoài, mặt thoáng chất lỏng luôn có khuynh hướng co nhỏ diện tích của nó tới mức nhỏ nhất có thể.

Lực căng mặt ngoài của chất lỏng có phương tiếp tuyến với mặt thoáng và vuông góc với đường giới hạn mặt thoáng, có chiều sao cho tác dụng của lực này làm giảm diện tích mặt thoáng, có độ lớn F tỉ lệ với độ dài l của đường giới hạn mặt thoáng chất lỏng:

F =

l

trong đó

là hệ số căng mặt ngoài phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng.

Mặt vật rắn có thể dính ướt hoặc không dính ướt chất lỏng tùy thuộc vào bản chất của mặt vật rắn và chất lỏng tiếp xúc với nó. Mức độ dính ướt chất lỏng của mặt vật rắn được đặc trưng bởi góc bờ : nếu mặt vật rắn bị dính ướt thì < 90°C, còn nếu mặt vật rắn không bị dính ướt thì \> 90°C.

Mặt thoáng chất lỏng ở sát thành bình có dạng khum lõm khi thành bình bị dính ướt và có dạng mặt khum lồi khi thành bình không bị dính ướt chất lỏng.

Câu 1. Mô tả thí nghiệm về hiện tượng căng mặt ngoài của chât lỏng. Lực căng mặt ngoài có phương, chiều và độ lớn như thế nào?

Câu 2. Trình bày thí nghiệm đo lực căn mặt ngoài bằng phương pháp bứt vòng kim loại ra khỏi mặt thoáng chất lỏng.

Câu 3. Hệ số lực căn mặt ngoài phụ thuộc những yếu tố nào của chất lỏng. Nói rõ ý nghĩa vật lí và đơn vị đo của nó.

Câu 4. Nêu những ứng dụng của các hiện tượng căng mặt ngoài.

Câu 5. Mô tả thí nghiệm về hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt.

Câu 6. Khi thành bình bị dính ướt, mặt thoáng chất lỏng có dạng khum lõm hay khum lồi? Góc bờ tương ứng với những mặt khum này có giá trị như thế nào?

Câu 7. Nêu ứng dụng của hiện tượng dính ướt và không dính ướt.

Câu 8. Mô tả thí nghiệm về hiện tượng mao dẫn. Nêu những ứng dụng của hiện tượng mao dẫn.

37.1. Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để thành một câu có nội dung đúng.

1. Hiện tượng bề mặt chất lỏng luôn có xu hướng tự co lại đến diện tích nhỏ nhất có thể gọi là

1. hiện tượng không dính ướt của chất lỏng.

2. Lực tác dụng vuông góc với một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng, có phương tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn tỉ lệ thuận với độ dài của đoạn thẳng đó gọi là

1. mặt khum (lõm hoặc lồi).

3. f =

l (với là một hệ số tỉ lệ và l là độ dài của đoạn đường nhỏ trên bề mặt chất lỏng) là

1. hiện tượng mao dẫn.

4. Đại lượng vật lý có trị số bằng lực căng bề mặt tác dụng lên mỗi đơn vị dài của một đoạn đường nhỏ nằm trên bề mặt chất lỏng và có đơn vị đo là niutơn trên mét (N/m) gọi là

1. công thức xác định độ lớn của lực

5. Hiện tượng giọt nước bị co tròn lại và hơi dẹt xuống khi rơi xuống mặt bản nhôm có phủ lớp nilon mỏng là do

căng bề mặt của chất lỏng.

6. Hiện tượng giọt nước không bị co tròn lại mà chảy lan rộng ra khi rơi trên mặt thủy tinh là do

đ) hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng.

7. Phần bề mặt thoáng chất lỏng ở sát thành bình bị uốn cong do hiện tượng dính ướt hoặc hiện tượng không dính ướt tạo thành

1. hệ số căng bề mặt của chất lỏng.

8. Hiện tượng mực chất lỏng trong ống nhỏ dâng cao hơn mặt thoáng của chất lỏng bên ngoài ống (do dính ướt) hoặc thấp hơn bên ngoài ống (do không dính ướt) gọi là

1. lực căng bề mặt của chất lỏng.

37.2. Tại sao muốn tẩy vết dầu mở dính trên mặt vải của quần áo, người ta lại đặt một tờ giấy lên chỗ mặt vải có vết dầu mở, rồi là nó bằng bàn là nóng? Khi đó phải dùng giấy nhẵn hay giấy nhám?

1. Lực căng bề mặt của dầu mở bị nung nóng sẽ giảm nên dễ dính ướt giấy. Khi đó phải dùng giấy nhẵn để dễ là phẳng.

1. Lực căng bề mặt của dầu mở bị nung nóng sẽ tăng nên dễ dính ướt giấy. Khi đó phải dùng giấy nhẵn để dễ là phẳng.

1. Lực căng bề mặt của dầu mở bị nung nóng sẽ giảm nên dễ bị hút lên các sợi giấy. Khi đó phải dùng giấy nhám vì các sợi giấy nhám có tác dụng mao dẫn mạnh hơn các sợi vải.

1. Lực căng bề mặt của dầu mở bị nung nóng sẽ tăng nên dễ bị hút lên theo các sợi giấy. Khi đó phải dùng giấy nhám vì các sợi giấy nhám có tác dụng mao dẫn mạnh hơn các sợi vải.

37.3. Torng một ống thủy tinh nhỏ và mỏng đặt nằm ngang có một cột nước. Nếu hơ nóng nhẹ một đầu của cột nước trong ống thì cột nước này sẽ chuyển động về phía nào? Vì sao?

1. Chuyển động về phía đầu lạnh. Vì lực căng bề mặt của nước nóng giảm so với nước lạnh.

1. Chuyển động về phía đầu nóng. Vì lực căng bề mặt của nước nóng tăng so với nước lạnh.

1. Đứng yên. Vì lực căng bề mặt của nước nóng không thay đổi so với khi chưa hơ nóng.

1. Dao động trong ống. Vì lực căng bề mặt của nước nóng thay đổi bất kì.

37.4. Nhúng cuộn sợi len và cuộn sợi bông vào nước, rồi treo chúng lên dây phơi. Sau vài phút, hầu như toàn bộ nước bị tụ lại ở phần dưới của cuộn sợi len , còn cuộn sợi bông thì nước lại được phân bố gần như đồng đều trong nó. Vì sao ?

1. Vì nước nặng hơn các sợi len, nhưng lại nhẹ hơn các sợi bông.

1. Vì các sợi bông xốp hơn nên hút nước mạnh hơn các sợi len.

1. Vì các sợi len được se chặt hơn nên khó thấm nước hơn các sợi bông.

1. Vì các sợi len không dính ướt nước, cón các sợi bông bị dính ướt nước và có tác dụng mao dẫn mạnh.

37.5. Một vòng nhôm mỏng có đường kính là 50 mm và có trọng lượng P = 68.10-3N được treo vào một lực kế lò xo sao cho đáy của vòng nhôm tiếp xúc với mặt nước. Lực

để kéo bứt vòng nhôm ra khỏi mặt nước bằng bao nhiêu , nếu biết hệ số căng bề mặt của nước là 72.10-3 N/m.

1. F = 1,13.102 N.

1. F = 2,26.10-2 N.

1. F = 22,6.10-2 N.

1. F
   9,06.10-2 N.

37.6. Trên mặt một khung dây thép mảnh hình chữ nhật treo thẳng đứng có phủ một màng xà phòng (H.37.1– SBT VL10). Hỏi những lực nào giữ cho phần màng xà phòng abcd nằm cân bằng ?

37.7. Tại sao không thể dùng bút máy hoặc bút bi thông dụng để viết chữ trên mặt tờ giấy bị thấm dầu hoặc mỡ ?

37.8. Tại sao có thể dùng thiếc để hàn mảnh sắt hoặc đồng với nhau, nhưng không thề dùng thiếc để hàn hai mảnh nhôm với nhau ?

37.9. Một màng xà phòng được căng trên mặt khung dây đồng mảnh hình chữ nhật treo thẳng đứng, đoạn dây ab dài 80 mm có thể trượt dễ dàng dọc theo chiều dài của khung (H.37.2 – SBT VL10). Khối lượng riêng của đồng là 8900 kg/m3 . Hệ số căng bề mặt của nước xà phòng là 0,040 N/m.

1. Tính đường kính của đoạn dây ab để nó nằm cân bằng.

1. Tính công phải thực hiện để kéo đoạn dây ab dịch xuống phía dưới một đoạn x = 15 mm.

37.10. Một mẫu gỗ hình lập phương có khối lượng 20 g được đặt nổi trên mặt nước. Mẫu gỗ có cạnh dài 30 mm và dính ướt nước hoàn toàn. Nước có khối lượng riên là 1000 kg/m3 và hệ số căng bề mặt là 0,072 N/m. Tính độ ngập sâu trong nước của mẫu gỗ.

Tính chất của chất lỏng là gì?

Giống như chất khí, chất lỏng có thể chảy và có hình dạng của vật chứa nó. Hầu hết các chất lỏng chống lại sự nén, mặc dù những chất khác có thể bị nén. Không giống như chất khí, chất lỏng không phân tán để lấp đầy mọi không gian của vật chứa, và duy trì một mật độ khá ổn định.

Chất lỏng trọng cơ thể là gì?

Dịch cơ thể hoặc chất lỏng cơ thể là chất lỏng trong cơ thể con người. Ở những người đàn ông trưởng thành khỏe mạnh, tổng lượng nước cơ thể chiếm khoảng 60% (60-67%) tổng trọng lượng cơ thể; nó thường thấp hơn một chút ở phụ nữ.

Hoạt động mạo dân là gì?

Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng chất lỏng tự dâng lên cao trong vùng không gian hẹp mà không cần, thậm chí ngược hướng, với ngoại lực (như trọng lực).

Hiện tượng dính ướt và không dính ướt xảy ra khi nào?

Khi lực hút giữa các phân tử vật rắn và các phân tử chất lỏng mạnh hơn lực hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau, thì có hiện tượng dính ướt. Khi lực hút giữa các phân tử vật rắn và các phân tử chất lỏng yếu hơn lực hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau, thì có hiện tượng không dính ướt.