Bài giảng vật lý đại cương 2 chương 5 GV nguyễn như xuân

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƢ BỘ MÔN VẬT LÝ NGUYỄN NHƢ XUÂN VẬT LÝ ĐẠI CƢƠNG 2 Chƣơng 5: CHẤT LỎNG  Cấu tạo và các hiện tượng mặt ngoài của chất lỏng.  Hiện tượng mao dẫn .  Bài tập chất lỏng. I. Cấu tạo và các hiện tƣợng mặt ngoài của chất lỏng 1. Cấu tạo và chuyển động phân tử chất lỏng. a. Trạng thái lỏng của các chất - Chất lỏng là trạng thái trung gian của chất khí và chất rắn. - Ở những nhiệt độ xác định có sự chuyển trạng thái từ chất lỏng sang chất rắn (quá trình đông đặc), từ chất lỏng sang chất khí(quá trình ngưng tụ). - Ở trạng thái bình thường chất lỏng lại có những tính chất khác thường so với chất rắn và chất khí. b. Cấu tạo và chuyển động phân tử của chất lỏng - Các phân tử chất lỏng nằm gần nhau gấp 10 lần so với trong các chất khí ở áp suất tiêu chuẩn nhưng luôn luôn dịch chuyển hỗn loạn theo các hướng do chuyển động nhiệt. - Theo quan điểm thống kê, các phân tử chất lỏng mỗi phân tử cũng dao động xung quanh VTCB nhưng chúng không gắn bó vĩnh viễn ở vị trí ấy mà "thỉnh thoảng" lại thay đổi VTCB, di chuyển đi một đoạn độ dài vào cỡ kích thước phân tử. - Khoảng thời gian mà mỗi phân tử có thể tồn tại ở một VTCB nào đấy sẽ càng lớn khi nhiệt độ chất lỏng càng thấp. kT W o e   Thời gian dao động trung bình của một phân tử quanh VTCB Chu kì dao động trung bình của một phân tử quanh VTCB Năng lượng dao động của phân tử. 2. Áp suất phân tử chất lỏng. -Các phân tử chất lỏng sắp xếp gần nhau để lực hút giữa chúng có cường độ khá lớn. - Lực hút này giảm nhanh theo khoảng cách, khoảng cách r o đủ lớn có thể bỏ qua lực hút giữa các phân tử. Khoảng cách r o này được gọi là bán kính tương tác, còn mặt cầu có bán kính r o được gọi là mặt cầu tương tác (mặt cầu bảo vệ). Phân tử nằm sâu trong chất lỏng, lực tác dụng vào mỗi phân tử bằng không Phân tử nằm ở lớp mặt ngoài, lực tác dụng vào mỗi phân tử hướng vào trong chất lỏng Gây ra áp suất phân tử (nội áp trong PT Vandecvan) 3. Năng lƣợng mặt ngoại và sức căng mặt ngoài của chất lỏng. a. Năng lƣợng mặt ngoài - Muốn đưa một phân tử chất lỏng từ bên trong lòng chất lỏng ra ngoài lớp bề mặt, cần phải tốn một công để chống lại tác dụng của lực tổng hợp đó. Khi phân tử chất lỏng di chuyển từ bên trong ra gần mặt thoáng, động năng của nó giảm đi và biến thành thế năng. Mỗi phân tử bên trong lớp lân cận mặt thoáng sẽ có một thế năng bổ sung. Phần năng lượng bổ sung này được gọi là năng lượng bề mặt của chất lỏng. - Năng lượng mặt ngoài tỷ lệ với diện tích mặt ngoài của chất lỏng. SE     : là một hệ số tỷ lệ được gọi là hệ số lực căng mặt ngoài của chất lỏng (N/m), phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất hoà tan.  S là diện tích mặt ngoài. - Khi hệ đạt trạng thái cân bằng bền thì thế năng đạt cực tiểu do đó một giọt chất lỏng không chịu tác dụng của các tác nhân bên ngoài sẽ có dạng sao cho mặt thoáng của nó có diện tích nhỏ nhất, tức là có dạng hình cầu. Tính chất thu nhỏ diện tích bề mặt của chất lỏng. Thí nghiệm: Dùng một khung hình chữ nhật làm bằng dây thép mảnh có cạnh CD di chuyển dễ dàng dọc theo hai cạnh BC và AD. Nhúng thẳng đứng khung này vào nước xà phòng rồi lấy ra nhẹ nhàng ta được một màng xà phòng hình chữ nhật. Màng xà phòng là một khối dẹt dung dịch xà phòng. A B D C b. Lực căng mặt ngoài Nếu bây giờ ta nâng khung cho nó dần dần nằm ngang thì sẽ quan sát thấy thanh CD bị kéo về phía cạnh AB do màng xà phòng thu bé diện tích lại A B D C Để giữ nguyên mặt ngoài của chất lỏng cần tác dụng lên chu vi mặt ngoài các lực vuông góc với đường chu vi và tiếp tuyến với mặt ngoài gọi là sức căng mặt ngoài -Lực căng (sức căng) mặt ngoài có đặc điểm: + Tác dụng lên một chu vi của đường giới hạn. + Có phương: nằm trong mặt phẳng tiếp xúc của mặt chất lỏng và vuông góc với đường chu vi của mặt giới hạn. + Có chiều làm thu nhỏ diện tích của mặt thoáng + Có độ lớn tỷ lệ với chiều dài  l của chu vi đường giới hạn Fl     D C A B F F [...]... thức tổng qt là : F 2 p   S R mặt khum có hình dạng bất kỳ thì áp suất phụ được xác định theo cơng thức Laplace :  1 1  p     R R   2   1 R1, R2 hai bán kính cong của giao tuyến của hai mặt phẳng vng góc với nhau và đi qua pháp tuyến của mặt thống tại điểm khảo sát với mặt thống của chất lỏng r  R  2 Hiện tƣợng mao dẫn a/ Quan sát: Thí nghiệm 1: Lấy 2 ống thuỷ tinh hở 2 đầu, có đường... đường kính trong rÊt nhá khác nhau nhúng thẳng đứng vào chậu nước Nước + Thí nghiệm 2: Lấy 2 ống thuỷ tinh hở 2 đầu, có đường kính trong rất nhỏ khác nhau nhúng thẳng đứng vào chậu thuỷ ngân Thuỷ ngân * Thí nghiệm 3 -B1: Lấy 2 tấm thuỷ tinh đặt song song hay tạo thành một Nhúng vào một chậu nước -B2: khe hẻp rất nhỏ 2 tấm thuỷ tinh Nước KL: Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng chất lỏng dâng lên hay hạ... có dạng mặt lồi, chất lỏng sẽ hạ xuống Cơng thức Juyranh: 2 cos  h gr Ý nghĩa của hiện tượng mao dẫn: - Giấy thấm hút mực - Bấc đèn - Rễ cây hút nước ƠN TẬP Lý thuyết: - Hiện tượng căng mặt ngoại - Hiện tượng mao dẫn của chất lỏng - Cơng thức Jurin Các bài tập tối thiểu u cầu sinh viên ơn tập: 11.1, 11 .2, 11.3, 11.4, 11.6, 11.7, 11.9, 11. 15 ... với vật rắn sẽ thu lại một điểm, chất lỏng coi như tách khỏi chất rắn Đó là sự khơng dính ướt tồn phần Trong trường hợp này góc mép  = Flk  l.lk Frk  l. rk Frl  l. rl Nếu  rk   rl  lk có sự cân bằng Xét 2 trường hợp thì + TH1: cos  0   rk   rl Flk  l.lk thì góc  nhọn, đó là sự dính ướt một Frk  l. rk phần  Frl  l. rl + TH2: cos  0   rk   rl thì góc  tù, đó là... bằng Xét 2 trường hợp thì + TH1:  rk   rl  lk thì với mọi góc  lực của rk cũng lớn hơn tổng hai lực còn lại Khi đó chất lỏng sẽ loang ra vơ hạn trên mặt chất rắn Đó là sự dính ướt tồn phần Trong trường hợp này góc mép  =0 Flk  l.lk Frk  l. rk Frl  l. rl + TH2:  rl   rk  lk thì với mọi góc  lực của rl cũng lớn hơn tổng hai lực còn lại Khi đó mặt giới hạn chất lỏng với vật rắn... hình cầu Trò chơi thổi bong bóng xà phòng 4 Hiện tƣợng dính ƣớt và khơng dính ƣớt Quan sát hiện tượng: + Nhỏ 1 giọt nước lên một tấm thuỷ tinh, hiện tượng xảy ra như thế nào? + Nhỏ 1 giọt thuỷ ngân lên một tấm thuỷ tinh, hiện tượng xảy ra như thế nào? Giọt nước chảy lan ra Giọt thuỷ ngân thu về dạng hình cầu (hơi dẹt) Kết luận: Nước dính ướt thuỷ tinh và thuỷ ngân khơng dính ướt thuỷ tinh Xét mặt phân . THUẬT QUÂN SƢ BỘ MÔN VẬT LÝ NGUYỄN NHƢ XUÂN VẬT LÝ ĐẠI CƢƠNG 2 Chƣơng 5: CHẤT LỎNG  Cấu tạo và các hiện tượng mặt ngoài của chất lỏng.  Hiện tượng mao dẫn .  Bài tập chất lỏng. I tiêu chuẩn nhưng luôn luôn dịch chuyển hỗn loạn theo các hướng do chuyển động nhiệt. - Theo quan điểm thống kê, các phân tử chất lỏng mỗi phân tử cũng dao động xung quanh VTCB nhưng chúng. VTCB Năng lượng dao động của phân tử. 2. Áp suất phân tử chất lỏng. -Các phân tử chất lỏng sắp xếp gần nhau để lực hút giữa chúng có cường độ khá lớn. - Lực hút này giảm nhanh theo khoảng cách,