MỤC TIÊU 1.kiến thức - Hiểu được cấu trúc và chuyển động nhiệt của chất lỏng - Hiểu được hiện tượng căng mặt ngoài và lực căng mặt ngoài theo quan điểm năng lượng 2.Kỹ năng - Giải th
Trang 1Ngày soạn: 7/4/2013
Ngày dạy: 9/4/2013
Tiết 73
CHẤT LỎNG
HIỆN TƯỢNG CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG
I MỤC TIÊU
1.kiến thức
- Hiểu được cấu trúc và chuyển động nhiệt của chất lỏng
- Hiểu được hiện tượng căng mặt ngoài và lực căng mặt ngoài theo quan điểm năng lượng
2.Kỹ năng
- Giải thích được hiện tượng thuộc hiện tượng căng mặt ngoài
II CHUẨN BỊ
- Bộ thí nghiệm xà phòng : Một khay đựng xà phòng, khung kẻm tròn có sợi chỉ …
- Tranh vẽ về phân tử chất lỏng ( Cấu trúc trật tự gần )
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn định lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 : Định nghĩa và viết công thức sự nở dài ?
+ Câu 02 : Định nghĩa và viết công thức sự nở khối ?
+ Câu 03 : Chó một số thí dụ về ứng dụng của sự nở vì nhiệt ?
2) Nội dung bài giảng :
Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh
I CẤU TRÚC CHẤT LỎNG
1) Mật độ phân tử
Mật độ phân tử ở chất lỏng lớn gấp
nhiều lần mật độ phân tử ở chất khí và
gần bằng mật độ phân tử chất rắn
2) Cấu trúc trật tự gần
Chất lỏng có cấu trúc trật tự gần nghĩa
là đối với một hạt nào đó thì các hạt khác
gần kề nó được phân bố có trật tự , càng
đi xa hạt nói trên thì tính trật tự càng mất
dần
Phân bố trật tự gần này không cố định
vì các hạt ở chất lỏng có thể dời chỗ do
chuyển động nhiệt
3) Chuyển động nhiệt ở chất lỏng :
GV thuyết giảng : Trong chất lỏng các
phân tử ở gần nhau sắp xếp theo một trật
tự nhất định , nhưng chỉ được giữ trong
một nhóm phân tử , các nhóm nhỏ phân
tử có trật tự này lại kết hợp với nhau một
cách hỗn độn trong chất lỏng Với cách
sắp xếp này thì có những lỗ trống không
I CẤU TRÚC CHẤT LỎNG 1) Mật độ phân tử
Mật độ phân tử ở chất lỏng lớn gấp nhiều lần mật độ phân tử ở chất khí và gần bằng mật độ phân tử chất rắn
2) Cấu trúc trật tự gần
Chất lỏng có cấu trúc trật tự gần nghĩa là đối với một hạt nào đó thì các hạt khác gần kề nó được phân bố có trật tự , càng đi xa hạt nói trên thì tính trật tự càng mất dần
Phân bố trật tự gần này không cố định vì các hạt ở chất lỏng có thể dời chỗ do chuyển động nhiệt
3) Chuyển động nhiệt ở chất lỏng :
Trong chất lỏng, mỗi phân tử tương tác với các phân tử khác ở gần Nó dao động quanh một vị trí cân bằng tạm thời và từng lúc, do tương tác nó nhảy sang một vị trí mới và lại dao động quanh vị trí cân bằng mới này và cứ thế tiếp tục
4) Thời gian cư trú
Là thời gian một phân tử dao động quanh một vị trí cân bằng tạm thời Khoảng thời gian này có độ lớn trung bình vào bậc 10-11 Nhiệt độ càng cao thời gian cư
Trang 2có phân tử Như vậy cấu trúc phân tử
chất lỏng có phần giống cấu trúc của
chất kết tinh trong phạm vi nhỏ ( khỏang
vài ba lần kích thước phân tử ) còn trong
phạm vi lớn thì cấu trúc này không còn
giữ được trật tự đều đặn như chất kết tinh
nữa Chất lỏng có cấu trúc phân tử giống
chất vô định hình Do đó sự chuyển từ
trạng thái vô định hình sang trạng thái
lỏng được thực hiện một cách liên túc
4) Thời gian cư trú
GV thuyết giảng : Mỗi phân tử chất lỏng
luôn luôn dao động hỗn độn quanh một vị
trí cân bằng xác định Sau một khỏang
thời gian nào đó phân tử chuyển dời tới
một lổ trống, dao động quanh vị trí cân
bằng mới và để lại ở vị trí cân bằng cũ
một lỗ trống mới … Đây chính là cơ chế
của tính lỏng
II HIỆN TƯỢNG CĂNG MẶT NGOÀI
Thí dụ : Một cái đinh ghim nhờn mỡ có
thể nổi trên mặt nước
1) Thí nghiệm
GV : tiến hành hay mô tả thí nghiệm trên
tranh vẻ Nhúng khung chữ nhật làm
bằng thép mảnh có cạnh AB có thể di
chuyển dể dàng vào nước xà phòng , rồi
lấy ra nhẹ nhàng
Nếu để mặt khung nằm ngang thì thanh
AB bị di chuyển tới vị trí A’B’ do màng
xà phòng bị co lại
- Hiện tượng này chứng tỏ rằng : Từ mặt
thoáng của chất lỏng có lực tác dụng lên
thanh AB những lực này gọi là căn mặt
ngoài
B
A
B'
A'
P
A
B
P P
2) Lực căng mặt ngoài
GV : Hiện tượng thanh AB dịch chuyển
có thể giải thích được nếu ta công nhận từ
mặt thóang của chất lỏng có những lực
tác dụng lên thanh AB gọi là lực căn mặt
ngòai F Nhì hình vẽ trên các em cho biết
phương và chiều của F ?
trú cáng ngắn Ở nhiệt độ không cao, chất lỏng có cấu trúc gần với chất rắn vô định hình Thời gian cư trú ở chất rắn vô định hình thì lớn hơn rất nhiều
II HIỆN TƯỢNG CĂNG MẶT NGOÀI
Thí dụ : Một cái đinh ghim nhờn mỡ có thể nổi trên mặt nước
Giọt nước có dạng hình cầu Bong bóng xà phòng lơ lững có dạng hình cầu
1) Thí nghiệm
- Dùng một khung hình chữ nhật làm bằng giây thép mảnh có cạnh CD di chuyển dể dàng dọc theo hai cạnh
BC và AC
- 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
- Nếu bây giờ ta nâng khung cho nó dần dần nằm ngang thì sẽ quan sát thấy thanh Chuyển động bị kéo về phía cạnh AB do màng xà phòng thu bé diện tích lại Học sinh vẽ hình
B
A
B'
A'
2) Lực căng mặt ngoài
Nếu ta cho mặt ngoài của chất lỏng giống như một màng căng, gây ra lực tác dụng lên thanh CD Lực này gọi là lực căng mặt ngoài
“Lực căng mặt ngoài đặt lên đường giới hạn của mặt ngoài và vuông góc với nó, có phương tiếp tuyến với mặt ngoài của khối chất lỏng và có chiều sao cho lực có tác dụng thu nhỏ diện tích mặt ngoài của chất lỏng” Lặp đặt thí nghiệm như hình vẽ
Học sinh vẽ hình
Thanh CD phải đủ mảnh để trọng lượng của nó nhỏ hơn lực căng mặt ngoài của màng xà phòng tác dụng lên thanh Ta móc thêm các gia trọng để cân bằng với
Trang 3HS : Lực F có phương tiếp tuyến với mặt
thóang và vuông góc đường giới hạn mặt
thóang Chiều làm giảm diện tích mặt
thóang
GV : Trình bày phần độ lớn lực căn mặt
ngòai và P = 2F Ở thí nghiệm trên : Đối
với lớp có HS giỏi – khá GV có thể
thuyết giảng giải thích hiện tượng căn
mặt ngòai theo phương pháp cấu trúc
Khi phân tử ở sâu trong lòng chất lỏng
thì lực hút của các phân tử khác lên nó
cân bằng nhau Khi phân tử ở gần mặt
thóang thì hợp lực các lực hút phân tử lên
nó không cân bằng nhau mà hướng vào
trong chất lỏng Các phân tử sát mặt
thóang có xu hướng bị kéo vào trong lòng
chất lỏng, nghĩa là có xu hướng làm cho
diện tích mặt thóang giảm và căng ra
Một khối lỏng bao giờ cũng có mặt
thóang ở dạng sao cho diện tích có giá trị
nhỏ nhất có thể có được Nếu không có
ngọai lực tác dụng thì mặt thóang là mặt
cầu
lực căng mặt ngoài Độ lớn lực căng mặt ngoài F tỉ lệ với độ dài l của đường giới hạn mặt ngoài của khối chất lỏng :
F = l
: hệ số căng mặt ngoài ( Suất căng mặt ngoài của chất lỏng )
F :Lực căng mặt ngoài (N)
l : Độ dài đường giới hạn mặt ngoài
Tính chất thu nhỏ diện tích mặt ngoài của chất lỏng này sinh từ lực tương tác giữa các phân tử ở lớp mặt ngoài với các phân tử ở trong lòng chất lỏng
Một phân tử ở lớp mặt ngoài chịu các lực hút hướng về một nữa không gian phía dưới
* Các khối chất lỏng không chịu tác dụng của ngoại lực ( trọng lực ) đều có dạng hình cầu là hình có diện tích mặt ngoài nhỏ nhất ứng với một thể tích nhất định
3) Cũng cố :
1) Mô tả về mật độ phân tử và chuyển động nhiệt của các phân tử chất lỏng
2) Trình bày về lực căng mặt ngòai( điểm đặt, phương, chiều và độ lớn)
3) Hãy nêu hai đặc trưng của cấu trúc chất lỏng ?
4) Dặn dò học sinh :
- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3
- Làm bài tập : 1; 2; 3