Chương 5 - Chất lỏng- Hiện tượng không dính ướt, áp suất phụ.

Hiện tượng không dính ướt2.Không dính ướt Thí nghiệm Nhỏ 1 giọt thuỷ ngân lên một tấm thuỷ tinh, hiện tượng xảy ra như thế nào?... Hiện tượng không dính ướt2.Không dính ướt Ứng dụng Ứng

Chương V

Chất lỏng

Báo cáo nhiệt-nhiệt động lực học- Nhóm thứ 6

Nội dung chính:

I Tính chất chung và cấu trúc phân tử:

II Hiện tượng căng mặt ngoài:

III Hiện tượng không dính ướt:

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum:

V Mao dẫn:

VI Áp suất thẩm thấu:

III Hiện tượng không dính ướt

Ta đã nói, lực căng mặt ngoài

tồn tại cả ở chỗ tiếp giáp giữa

chất lỏng và chất rắn Xét

phân tử A nằm ngay tại chỗ

tiếp giáp giữa 3 môi trường:

III Hiện tượng không dính ướt

Ta thấy:

• Lực hút của các phân tử khí đối

với A là không đáng kể so với lực

III Hiện tượng không dính ướt

III Hiện tượng không dính ướt

• f2 tiếp tuyến với mặt phân cách

giữa 2 mt lỏng và hơi, kéo phân

III Hiện tượng không dính ướt

1 Dính ướt

• Kết quả:

Mặt thoáng chất lỏng bị cong lên Ta nói: chất

lỏng làm dính ướt vật rắn, tức là có hiện tượng dính ướt.

F fll

frl

Tiếp tuyến với mặt ngoài chất lỏng tại chỗ tiếp xúc

III Hiện tượng không dính ướt

1 Dính ướt

• Chú ý: Muốn phân tử A cân bằng tại vị trí tiếp giáp giữa 3 môi trường, thì F phải vuông góc với mặt công tại A, nghĩa là các thành phần frl

và fll tiếp tuyến tại mặt cong trực đối nhau

(frl=fll) hay F trùng f1

fll

frl

F

III Hiện tượng không dính ướt

1 Dính ướt

Dùng 2 tấm thủy tinh đặt gần sát nhau trong chậu nước, ta thấy xảy ra hiện tượng dính ướt

Thí nghiệm

III Hiện tượng không dính ướt

1 Dính ướt

Nhỏ 1 giọt nước lên một tấm thuỷ tinh,

hiện tượng xảy ra như thế nào?

III Hiện tượng không dính ướt

1 Dính ướt

Thí nghiệm

Giọt nước chảy lan ra

III Hiện tượng không dính ướt

1.Hiện tượng dính ướt Ứng dụng:

Ứng dụng hiện tượng dính ướt trong công nghệ chế

tạo đầu bút máy và bút bi

III Hiện tượng không dính ướt

Ngược lại với dính ướt, tổng hợp

• f2 tiếp tuyến với mặt phân cách

giữa 2 mt lỏng và hơi, kéo phân

III Hiện tượng không dính ướt

III Hiện tượng không dính ướt

Tiếp tuyến với mặt ngoài chất lỏng tại chỗ tiếp xúc

III Hiện tượng không dính ướt

2.Không dính ướt Quan sát thực tế:

Nước trên lá môn có dạng

hình cầu

Nước trên một số loại lá cũng có dạng hình cầu

III Hiện tượng không dính ướt

2.Không dính ướt

Quan sát thực tế:

III Hiện tượng không dính ướt

2.Không dính ướt Thí nghiệm

Nhỏ 1 giọt thuỷ ngân lên một tấm thuỷ tinh, hiện tượng xảy ra như thế nào?

Thí nghiệm

Giọt thuỷ ngân thu về dạng hình cầu (hơi dẹt)

Kết luận: Nước dính ướt thuỷ tinh và thuỷ ngân không dính ướt thuỷ tinh

III Hiện tượng không dính ướt

2.Không dính ướt Ứng dụng

Ứng dụng lọc bẩn làm giàu quặng kim loại

Nước pha dầu

(chất lỏng dính ướt với quặng, không dính ướt với bẩn quặng)

Bẩn quặng

Ứng dụng không dính ướt

• Vì sao trời mưa người ta lại mang dù?

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum

Trong các hình trụ có kích thước không lớn thì mặt ngoài của chất lỏng làm ướt có dạng lõm, mặt

ngoài của chất lỏng không làm ướt có dạng lồi Những dạng này được gọi chung là mặt khum.

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum

• Lực căng mặt ngoài của chất lỏng có tác dụng kéo

mặt ngoài để mặt này trở thành mặt phẳng,nếu mặt nó

bị cong (lồi lên hoặc lõm xuống) Do đó,dưới tác dụng

của lựg căng mặt ngoài,mặt khum sẽ gây ra một áp

suất có tác dụng kéo mặt chất lỏng lên hoặc nén mặt

chất lỏng xuống để nó trở thành mặt phẳng Áp suất

này được gọi là áp suất phụ.

- Nếu mặt khum lồi: Áp suất phụ sẽ nén chất lỏng

xuống

- Nếu mặt khum lõm: Áp suất phụ sẽ kéo chất lỏng

lên

Vậy tất cả các mặt khum chất lỏng đều tác dụng vào

chất lỏng một áp suất phụ so với trường hợp mặt

ngoài là mặt phẳng Mặt khum lồi gây áp suất phụ

dương, mặt khum lõm gây áp suất phụ âm.

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum Biểu thức tính áp suất phụ

1/ Trường hợp mặt ngoài là một phần mặt

cầu:

a/ Xét trường hợp mặt khum cầu lồi:

Ta tách riêng một nguyên tố diện tích mặt

cầu ∆S Lực căng mặt ngoài đặt lên

đường cong của nguyên tố diện tích ∆S

luôn luôn tiếp xúc với mặt cầu.

Lực ∆f đặt lên đường cong ∆l có độ lớn:

∆f = ∆l.α α: là suất căng mặt ngoài

Lực ∆f được phân tích thành hai thành phần:

∆f1:lực căng mặt ngoài gây ra áp suất phụ

∆f2:lực gây ra mặt khum chất lỏng

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum Biểu thức tính áp suất phụ

1/ Trường hợp mặt ngoài là một phần mặt

cầu:

a/ Xét trường hợp mặt khum cầu lồi:

• Vì tiếp xúc với mặt cầu nên lực ∆f tạo với

bán kính OC một góc khác không, do đó

thành phần ∆f1 song song với OC cũng

khác không.

• ∆f1 nén khối chất lỏng dưới diện tích ∆S

tạo nên một áp suất phụ dương:

∆f1 = ∆f.cosθ =∆f.sinφ =α.∆l.sinφ

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum Biểu thức tính áp suất phụ

1/ Trường hợp mặt ngoài là một phần mặt cầu:

a/ Xét trường hợp mặt khum cầu lồi:

• Lực ∆f1 đặt lên nguyên tố đường cong ∆l vậy

trên toàn đường tròn chu vi của ∆S chịu lực tổng

hợp f1 song song với bán kính OC=R:

f1 = ∑∆fi = αsinφ∑∆l = αsinφ2πr

r: bán kính đường tròn tiếp xúc lỏng và rắn (bán

kính đường tròn giới hạn mặt cầu ∆S)

Mặt khác, ta có:

Vậy:

• Áp suất phụ tìm được bằng cách chia lực f1 cho

diện tích phẳng giới hạn trong đường tròn 2πr:

• Tương tự như mặt khum cầu lồi nhưng mặt

khum cầu lõm có R < 0 nên:

R

r r

R

r r

2

2

2

2 2

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum Biểu thức tính áp suất phụ

2 Trường hợp mặt khum có dạng bất kì:

Nếu mặt khum có dạng bất kỳ thì ta dùng công thức

Laplaxơ để tính áp suất phụ:

R1, R2: Bán kính chính khúc của hai giao tuyến cong do

mặt khum đó bị cắt bởi hai mặt phẳng vuông góc với

nhau tại điểm mà ta xét.

- Khi mặt cầu có dạng hình cầu:R1 = R2 = R

- Khi mặt cong có dạng hình trụ tròn xoay: Ta lấy một giao tuyến là một đường sinh dọc theo hình trụ (R1 =∞),

giao tuyến thứ hai là một phần của bán kính R2 (là bán kính R hình trụ)

1 p

R

2 R

1 R

1 p

2 1

1 1

=

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum

 Đặc điểm của áp suất phụ:

- Do lực căng mặt ngoài gây ra và chỉ có ở mặt cong của chất lỏng

- Phụ thuộc vào bản chất chất lỏng và bán kính cong R

1 p

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum

Bài tập định tính

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum Bài tập định tính

1 Lấy một ống nhỏ khoá K ở giữa Gắn vào hai đầu ống hai bong

bóng xà phòng có bán kính R, r với R > r Mở khoá K, ta thấy bong bóng nhỏ dần nhỏ đi, bong bóng lớn dần lớn hơn.

* Giải thích:

• Áp suất phân tử trong hai bong bóng xà phòng bằng nhau và bằng áp

suất khí quyển, vì vậy ở đây ta chỉ xét đến áp suất phụ Ta đã biết áp suất phụ phụ thuộc vào bán kính chính khúc và lực căng mặt ngoài Bong bóng B với rB < RA nên áp suất phụ dưới mặt cong của bong

bóng xà phòng B lớn hơn A Nên B nhỏ đi, và A lớn lên để cân bằng áp suất.

IV Áp suất phụ gây bởi mặt khum Bài tập định tính

2 Có hai ống nhỏ một đầu to hơn đầu kia Trong mỗi ống cho vào một giọt chất lỏng khác nhau Một chất lỏng (nước) làm ướt thành ống, chất lỏng kia (thuỷ ngân) không làm ướt thành ống Dự đoán hiện tượng xảy ra và giải thích hiện tượng.

• Giải thích:

Các giọt chất lỏng không đứng yên mà chạy dọc theo ống

Nước: chạy về phía đầu nhỏ do áp suất phụ ở phía đầu nhỏ (do r nhỏ) lớn hơn áp suất phụ ở phía đầu lớn (2 áp suất này ngược chiều

nhau)

Thuỷ ngân: chạy về phía đầu lớn Do áp suất phụ ở phía đầu nhỏ lớn hơn áp suất phụ ở phía đầu lớn.

3 Cắm một ống thuỷ tinh nhỏ vào trong nước ta thấy nước dâng lên trong ống Ngược lại khi cắm một ống thuỷ tinh nhỏ vào trong thuỷ ngân ta tấy thuỷ ngân A

hạ xuống trong ống.Giải thích

khum lõm Ngoài ra, ống thuỷ tinh nhỏ (r nhỏ) nên độ lõm mặt thoáng của nước trong ống lớn hơn nước trong chậu, do đó, áp suất phụ trong ống lớn hơn trong chậu, mà nó lại có xu hướng kéo lên nên mực nước trong ống dâng lên Còn đối với thuỷ ngân không làm dính ướt thuỷ tinh nên áp suất phụ trong ống có xu hướng kéo xuống nên mực thuỷ ngân trong ống giảm xuống

Cám ơn sự theo dõi của

thầy và các bạn