Chuyên đề chất lỏng, lực căng bề mặt, hiện tượng mao dẫn, vật lí lớp 10

Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng xảy ra tại bề mặt của chất lỏng, tại đó xuất hiện lực căng bề mặt của chất lỏng có xu hướng giữ cho diện tích của bề mặt chất lỏng là nhỏ nhất có thể.

Chuyên đề chất lỏng, lực căng bề mặt, hiện tượng mao dẫn, vật lí lớp 10

Chuyên đề chất lỏng, lực căng bề mặt, hiện tượng mao dẫn, vật lí lớp 10

Lực căng bề mặt chất lỏng

$F = \sigma\ell$

Trong đó:

  • F: lực căng bề mặt chất lỏng (N)
  • σ: hệ số căng bề mặt của chất lỏng (N/m)
  • l: độ dài đường giới hạn bề mặt chất lỏng (m)

Giải thích hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng

Bên trong lòng chất lỏng các phân tử chất lỏng ở cạnh nhau theo mọi hướng nên lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng bị chia nhỏ cho các phân tử chất lỏng xung quanh. Đối với các phân tử chất lỏng ở bề mặt, do các phân tử chất lỏng xung quanh bị ít đi nên lực liên kết giữa các phân tử chất lỏng không bị chia quá nhỏ cho các phân tử chất lỏng xung quanh từ đó hình thành nên lực căng bề mặt của chất lỏng giữ cho mặt chất lỏng luôn “căng”.

Chuyên đề chất lỏng, lực căng bề mặt, hiện tượng mao dẫn, vật lí lớp 10
lực liên kết giữa các phân tử tại bề mặt chất lỏng lớn hơn lực liên kết giữa các phân tử bên trong lòng chất lỏng, từ đó hình thành nên lực căng bề mặt của chất lỏng

Hiện tượng dính ướt và không dính ướt

  • Hiện tượng dính ướt là hiện tượng một vật liệu nào đó bị dính chất lỏng và bị ướt, chất lỏng lan rộng ra trên bề mặt tiếp xúc và có hình dạng bất kỳ.
  • Hiện tượng không dính ướt là hiện tượng vật liệu đó khi tiếp xúc với chất lỏng và vật giữ nguyên được trạng thái khô ráo, chất lỏng có xu hướng co tròn lại thành một khối cầu sau đó bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực.

Chuyên đề chất lỏng, lực căng bề mặt, hiện tượng mao dẫn, vật lí lớp 10

Chuyên đề chất lỏng, lực căng bề mặt, hiện tượng mao dẫn, vật lí lớp 10

Hiện tượng mao dẫn

Chuyên đề chất lỏng, lực căng bề mặt, hiện tượng mao dẫn, vật lí lớp 10

Chuyên đề chất lỏng, lực căng bề mặt, hiện tượng mao dẫn, vật lí lớp 10

Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng dân lên hay hạ xuống của mực chất lỏng ở bên trong các ống có bán kính trong nhỏ (gọi là ống mao dẫn), trong các vách hẹp, khe hẹp, các vật xốp … so với mực chất lỏng bên ngoài.

Công thức tính độ chênh lệch mức chất lỏng khi xảy ra hiện tượng mao dẫn

\[h=\dfrac{4\sigma }{\rho gd}\]

Trong đó:

  • σ: hệ số căng mặt ngoài của chất lỏng(N/m)
  • ρ: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)
  • d: đường kính trong của ống (m) 
  • h: là độ chênh giữa mức chất lỏng bên trong và bên ngoài ống mao dẫn (m)
  • gia tốc rơi tự do (m/s2)