Cộng đồng chia sẻ tri thức Lib24.vn

Chủ đề 3: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng

Gửi bởi: Phạm Thọ Thái Dương 11 tháng 3 2020 lúc 15:22:51


Mục lục
* * * * *

1. Lực căng bề mặt.

- Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn 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 của chất lỏng và có độ lớn tỉ lệ thuận với độ dài của đoạn đường đó :

                        f = σ l.

- Với σ là hệ số căng mặt ngoài, có đơn vị là N/m. Hệ số σ phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng : σ giảm khi nhiệt độ tăng.

2. Hiện tượng dính ướt và không dính ướt.

- Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình chứa nó có dạng mặt khum lỏm khi thành bình bị dính ướt và có dạng mặt khum lồi khi thành bình không bị dính ướt.

3. Hiện tượng mao dẫn.

- Hiện tượng mức chất lỏng ở bên trong các ống có đường kính 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 xẩy ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn.

- Hệ số căng mặt ngoài σ càng lớn, đường kính trong của ống càng nhỏ mức chênh lệch chất lỏng trong ống và ngoài ống càng lớn.

Bài tập vận dụng

Bài 1: Một màng xà phòng được căng trên mặt khung dây đồng hình chữ nhật treo thẳng đứng, đoạn dây ab dài 50mm và có thể trượt dễ dàng trên khung. Tính trọng lượng P của đoạn dây ab để nó cân bằng. Màng xà phòng có hệ số căng mặt ngoài σ = 0,04N/m.

Hướng dẫn:

Lực căng bề mặt của xà phòng là: F = σ.l.

Để dây nằm cân bằng thì: F = P.

⇔ P = σ.l = 2.10-3 N.

Bài 2: Cho nước vào một ống nhỏ giọt có đường kính miệng ống là d = 0,4mm. Hệ số căng bề mặt của nước là s = 73.10-3 N/m. Lấy g = 9,8m/s2. Tính khối lượng giọt nước khi rơi khỏi ống.

Hướng dẫn:

Lúc giọt nước hình thành, lực căng bề mặt F ở đầu ống kéo nó lên là:

F = s.l = s.(πd).

Giọt nước rơi khỏi ống khi trọng lượng giọt nước bằng lực căng bề mặt: F = P.

⇔ mg = s.(πd) ⇔ 

 = 0,0094g

Bài 3: Nhúng một khung hình vuông có chiều dài mỗi cạnh là 10cm vào rượu rồi kéo lên. Tính lực tối thiểu kéo khung lên, nếu biết khối lượng của khung là 5g. cho hệ số căng bề mặt của rượu là 24.10-3N/m và g = 9,8m/s2.

Hướng dẫn:

Lực kéo cần thiết để nâng khung lên: Fk = mg + f.

Ở đây f = 2.s.l nên:

Fk = mg + 2.s.l = 5.10-3.9,8+2.24.10-3.4.0,1 = 0,068 N

Bài 4: Một cộng rơm dài 10cm nổi trên mặt nước. người ta nhỏ dung dịch xà phòng xuống một bên mặt nước của cọng rơm và giả sử nước xà phòng chỉ lan ra ở một bên. Tính lực tác dụng vào cộng rơm. Biết hệ số căng mặt ngoài của nước và nước xà phòng lần lượt là s1 = 73.10-3 N/m, s2 = 40.10-3 N/m.

Hướng dẫn:

Giả sử bên trái là nước,bên phải là dung dịch xà phòng. Lực căng bề mặt tác dụng lên cộng rơm gồm lực căng mặt ngoài F1F2 của nước và nước xà phòng.

Gọi l là chiều dài cộng rơm: Ta có: F1 = s1.l, F2 = s2.l. Do s1 > s2 nên cộng rơm dịch chuyển về phía nước.

Hợp lực tác dụng lên cọng rơm: F = F1 – F2 = (73 – 40).10-3.10.10-2 = 33.10-4N.

Bài 5: Có 20 cm3 nước đựng trong một ống nhỏ giọt có đường kính đầu mút là 0,8 mm. Giả sử nước trong ống chảy ra ngoài thành từng giọt một. Hãy tính xem trong ống có bao nhiêu giọt, cho biết s = 0,073 N/m, D = 103 kg/m3, g = 10 m/s2.

Hướng dẫn:

Khi giọt nước bắt đầu rơi: P1 = F

⇔ m1 g = s.l.

⇔ V1 Dg = s.l.

⇔ (V/n).Dg = s.(πd).

Suy ra số giọt nước trong ống là:


Được cập nhật: 24 tháng 3 lúc 23:44:42 | Lượt xem: 544