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...

Bài 53

1.Cấu trúc của chất lỏng

a) Mật độ phân tử

Mật độ phân tử ở chất lỏng lớn gấp nhiềâu lần mật độ phân tử của chất khí và gần bằng mật độ phân tử trong chất rắn.

b) Cấu trúc trật tự gần

Chất lỏng có cấu trúc trật tự gần tương tự như cấu trúc của chất rắn vô định hình.nhưng vị trí các hạt trong chất lỏng không cố định, chúng thường xuyên dời chỗ.

2.Chuyển động nhiệt ở chất lỏng

Trong chất lỏng, mỗi phân tử tương tác với những phân tử khác Nó dao động quanh một

vị trí cân bằng tạm th i và từng lúc, do tương ời và từng lúc, do tương tác, nó nhảy sang một vị trí mới, rồi lại dao động quanh vị trí cân bằng mới Đó là hình thức chuyển động nhiệt ở chất lỏng

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 có độ lớn trung bình vào bậc 10 -11s

Nhiệt độ càng cao thời gian cư trú càng lớn

Ở nhiệt độ không cao,chất lỏng có cấu trúc gần với chất rắn vô định hình Nhưng thời gian cư trú ở chất rắn vô định hình thì lớn hơn rất nhiều

2 CHUYỂN ĐỘNG NHIỆT Ở CHẤT LỎNG

• ở nhiệt độ không có cấu trúc của chất lỏng giống cấu trúc của chất vô định hình Sự khác nhau chỉ ở chỗ các phân tử trong

chất vô định hình chuyển rời vị trí dao

động chậm hơn trong chất lỏng Nói cách khác là thời gian cư trú của phân tử trong chất vô định hình lớn hơn trong chất lỏng

Do đó về mặt cấu trúc người ta có thể xếp chất vô định hình vào loại chất lỏng Sự

chuyển từ trạng thái vô định hình sang

trạng thái lỏng được thực hiện một cách

liên tục vì không có sự thay đổi đột ngột

về cấu trú

3 Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng

Cái đinh ghim nổi trên mặt nước.

Giọt nước có dạng gần hình cầu

Trò chơi thổi bong bóng xà phòng.

a)Thí nghiệm với màng xà phòng

 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

 Màng xà phòng là một lớp mỏng dung dịch xà phòng Nếu bây giờ ta để màng xà phòng

nằm ngang thì ta sẽ quan sát thấy thanh CD bị kéo về phía cạnh AB do màng xà phòng thu bé diện tích lại

b) Lực căng bề mặt

Hiện tượng thanh CD dịch chuyển sẽ giải

thích được nếu ta cho rằng bề mặt chất lỏng

giống như một màng căng, nó gây ra một lực tác dụng lên thanh CD Lực này gọi là lực căng bề mặt.

A B

F

Lực căng bề mặt đặt

lên đường giới hạn của

bề mặt và vuông góc

với nó, có phương tiếp

tuyến với bề mặt của

khối chất lỏng và có

chiều hướng vềphía

màng bề măt khối lỏng

gây ra lực căng đó.

Người ta có thể đo được lực này bằng thực

nghiệm và thấy rằng:

Độ lớn củøa lực căng bề mặt F tác dụng lên một đoạn thẳng có độ dài l của đường giới

hạn bề mặt tỉ lệ với độ dài l:

F = σl

σ : là hệ số căng bề mặt(N/m)

F : lực căng mặt ngoài (N)

L :độ dài

σ hay còn gọi là suất căng bề mặt của chất lỏng phụ

thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng

Đường giới hạn: có thể là đường phân chia nào đó trên

Tính chất thu nhỏ diện tích bề mặt của

chất lỏng

• Tính chất này nảy sinh từ lực tương tác giữa các

phân tử ở các bề mặt với các phân tử khác trong

• Một phân tử ở lớp bề mặt chịu các lực hút hướng về một nửa không gian phía dưới

mặt chất lỏng Như vậy phân tử này chịu

hợp lực hướng vào trong lòng khối lỏng Do vậy diện tích bề mặt của khối lỏng có xu

hướng giảm đến nhỏ nhất có thể được

Do tính chất như trên nên các khối chất lỏng khi không chịu tác dụng của ngoại lực (trọng lực) đều có dạng hình cầu vì hình cầu là hình có diện tích mặt ngoài nhỏ nhất ứng với một thể tích nhất định

 Thí dụ :

Giọt nước rơi tự do

Giọt anilin lơ lửng trong dung dịch muối

Giọt dầu lơ lửng trong dung dịch cồn pha nước.

Ứng dụng:

• Do tác dụng của lực căng bề mặt nên

nước mưa không thể lọt qua các lỗ nhỏ

giữa các sợi vải căng trên ô dù hoặc mui bạt ô tô tải; nước trong ống nhỏ giọt chỉ có thể thoát ra khỏi miệng ống khi giọt nước

có kích thước đủ lớn để trọng lượng của

nó thắng được lực căng bề mặt của nước tại miệng ống