Bài 53. Chất lỏng. Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng

Bài 53. Chất lỏng. Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập...

HIỆN TƯỢNG CĂNG BỀ MẶT

CỦA CHẤT LỎNG

Chất khí

Chất lỏng

Chất rắn

1/Cấu trúc của chất lỏng

a Mật độ của chất lỏng :

1./So sánh mật độ phân tử các

chất ?

So sánh cấu trúc của chất lỏng

với chất rắn ?

b/Cấu trúc của chất lỏng : cấu trúc

trật tự gần ( gần giống chất rắn VĐH)

*/Các phân tử trong mọi chất lỏng luôn tương tác với nhau băng lực tương tác phân tử:

-Đẩy nhau khi nằm cách nhau một khoảng bé hơn

r o

-Hút nhau khi nằm cách nhau một khoảng lớn

hơn r o

-Khoảng cách r o gọi là bán kính tác dụng của

phân tử.

*/Nếu phân tử nằm sâu trong chất lỏng chịu các lực hút cân bằng về mọi phía của các phân tử bao

quanh nó trong hình cầu bán kính r o

*/Nhưng đối với phân tử nằm cách mặt thoáng chất

lỏng một khoảng nhỏ hơn r o , thì bị các lực hút tổng hợp hướng vào trong chất lỏng và vuông góc mặt

ngoài chất lỏng.

Chuyển động nhiệt ở chất lỏng Các phân

tử chất lỏng chuyển động thế nào ?

Dao động quanh 1 vị trí cân bằng thỉnh thoảng

đổi chỗ mới

*/Vì chuyển động nhiệt nên một số phân

tử phía trong lại ra phía ngoài Nhưng

số phân tử bị hút vào phía trong sau

mỗi đơn vị thời gian lớn hơn nhiều so

với số lượng phân tử chuyển ra mặt

ngoài Do đó số phân tử mặt ngoài luôn

bị giảm, và mặt ngoài luôn bị co nhỏ lại cho tới khi trạng thái cân bằng động

được thiết lập

Mặt trên Mặt dưới

Lực do màng căng này

được gọi là lực căng bề mặt

Lực do màng căng này có chiều sao cho có tác dụng thu nhỏ diện tích mặt thoáng

QUAN SÁT HT

2/ Lực căng bề mặt :

Lực căng bề mặt tác dụng lên đường giới hạn của mặt thoáng:

*phương vuông góc với đường giới hạn , tiếp tuyến với mặt thoáng

*chiều hướng về phía mặt thoáng ( thu nhỏ diện tích mặt thoáng

* Độ lớn : F = σ.l

σ : hệ số căng bề mặt(N/m), phụ thuộc bản chất , t0 chất lỏng

l :là chiều dài đường giới hạn (m)

Lưu ý : Nhờ tác dụng thu nhỏ diện tích mặt

thoáng của lực căng bề mặt mà khi khối chất lỏng không chịu tác dụng của lực hoặc hợp lực bằng không thì : chất lỏng đều có dạng hình cầu

Nước muối

Đo hệ số căng bề mặt của chất lỏng

I Mục đích thí nghiệm:

Khảo sát hiện t ợng căng bề mặt của chất lỏng.

Đo hệ số căng bề mặt.

II Dụng cụ thí nghiệm

Lực kế 0,1N có độ chia nhỏ nhất 0,001N.

Vòng kim loại (nhôm) có dây treo.

Hai cốc nhựa A, B đựng n ớc, nối thông nhau bằng một ống cao su Silicon

Th ớc kẹp 0-150mm, độ chia nhỏ nhất 0.1 mm, hoặc 0,05 ; 0,02 mm

Giá treo lực kế

Nhúng đáy vòng chạm vào mặt chất lỏng, rồi kéo lên mặt thoáng Khi

đáy vòng vừa đ ợc nâng lên trên mặt thoáng, nó không bị bứt ngay ra khỏi chất lỏng : một màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi

ngoài và chu vi trong của vòng, có khuynh h ớng kéo vòng vào chất lỏng Lực Fc do màng chất lỏng tác dụng vào vòng đúng bằng tổng lực căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi

trong của vòng Do vòng bị chất lỏng dính ớt hoàn toàn, nên khi kéo vòng lên khỏi mặt thoáng và có một màng chất lỏng căng giữa đáy vòng và mặt thoáng, thì lực căng Fc có cùng ph ơng chiều với trọng lực P của vòng Giá trị lực F đo đ ợc trên lực kế bằng tổng của hai lực này : F = Fc + P

Đo P và F ta xác định đ ợc lực căng bề mặt Fc tác dụng lên vòng

Giá trị lực căng bề mặt tác dụng lên một

đơn vị dài của chu vi gọi là hệ số căng bề

đ ợc hệ số căng bề mặt của chất lỏng ở

nhiệt độ nghiên cứu :

ở đây D và d là đ ờng kính ngoài

và đ ờng kính trong của vòng

c

1 2



  

IV Giới thiệu dụng cụ đo.

*Chiếc vòng kim loại ( nhôm ) dùng trong thí nghiệm này là loại vật rắn có tính dính ớt hoàn toàn đối với chất lỏng cần nghiên cứu (n ớc)

Tr ớc khi đo cần lau sạch các chất bẩn bám vào mặt vòng, để có kết quả đo chính xác

III Trình tự thí nghiệm

A - Đo lực căng Fc

1.Lau sạch chiếc vòng bằng giấy mềm Móc dây treo vòng vào lực

kế 0,1N, rồi treo lực kế vào thanh ngang của giá đỡ để đo trọng l ợng

P của chiếc vòng Lặp lại phép đo P thêm 4 lần và ghi các giá trị đo đ

ợc vào bảng

2.Đặt hai cốc A, B có ống cao su nối thông nhau lên mặt bàn Đổ

chất lỏng cần đo hệ số căng mặt ngoài (n ớc cất, hoặc n ớc sạch) vào hai cốc, sao cho l ợng n ớc chiếm khoảng 50% dung tích mỗi cốc Đặt cốc A ngay d ới vòng nhôm đang treo trên lực kế Đặt cốc B lên mặt tấm đế của giá đỡ (mặt tấm đế cao hơn mặt bàn khoảng 30mm ) Sau khi mực n ớc trong hai cốc ngang bằng nhau, nới vít hãm khớp đa

năng để hạ lực kế xuống thấp dần sao cho mặt đáy của chiếc vòng nằm cách mặt n ớc khoảng 0,5cm Điều chỉnh dây treo vòng sao cho mặt đáy của vòng song song với mặt n ớc

3 Kéo nhẹ móc treo vật của lực kế để cho đáy vòng nhôm chạm đều vào mặt n ớc, rồi buông tay ra D ới tác dụng của lực dính ớt và lực

căng bề mặt, vòng nhôm bị màng n ớc bám quanh đáy vòng giữ lại

4.Hạ cốc B xuống mặt bàn để n ớc trong cốc A lại từ từ chảy sang cốc

B Quan sát vòng và lực kế, ta thấy đáy vòng nh bị "dính" vào mặt n

ớc, nên khi mặt n ớc trong cốc A hạ xuống thì vòng bị kéo xuống

theo, làm cho số chỉ trên lực kế tăng dần Cho đến khi bắt đầu xuất

hiện một màng chất lỏng bám quanh chu vi đáy vòng ở vị trí cao hơn mặt thoáng, thì số chỉ trên lực kế không tăng nữa, mặc dù mặt chất

lỏng tiếp tục hạ xuống và màng chất lỏng bám quanh vòng tiếp tục bị kéo dài ra, tr ớc khi nó bị dứt đứt Giá trị lực F chỉ trên lực kế ở thời

điểm ngay tr ớc khi màng lỏng bị đứt , đúng bằng tổng của trọng l ợng

P của vòng và độ lớn Fc của lực căng bề mặt chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi trong của vòng Ghi giá trị của lực F vào bảng

5 Đặt lại cốc B lên mặt tấm đế và lặp lại thêm 4 lần các b ớc 3 và 4

IV- Đo đ ờng kính ngoài và đ ờng kính trong của vòng.

1 Dùng th ớc kẹp đo 5 lần đ ờng kính ngoài D và đ ờng kính trong d của vòng, ghi vào bảng

Ghi chú : Trong tr ờng hợp đáy vòng đ ợc vát mỏng sao cho D  d thì

vậy ta chỉ cần đo đ ờng kính ngoài D của chiếc vòng

2 Kết thúc thí nghiệm : Nhấc vòng ra khỏi lực kế, lau khô và cất

trong hộp nhựa sạch

Cấu tạo th ớc kẹp

T 0

10

0 5

TRƯỜNG ĐHSP HUẾ

TỔ MỘT