- Sự tạo bọt và bọt có ý nghĩa thực tiễn lớn:
4.4.1. Sức căng bề mặt
Sức căng bề mặt (SCBM) là kết quả của sự tồn tại một áp suất nội (hay nội áp) gây ra bởi lực hút giữa các phân tử ở trạng thái ngưng tụ - đó là lực kéo các phân tử vào trong lòng chất lỏng theo hướng vuông góc với bề mặt làm cho diện tích bề mặt riêng của chất lỏng giảm đến mức tối thiểu.
Để minh chứng cho sự tồn tại áp suất nội hay lực kéo các phân tử trên bề mặt phân chia pha vào trong lòng chất lỏng, ta phân tích lực tác dụng lên phân tử A và phân tử B như mặt cắt trong hình 4.2. phân tử A nằm trên bề mặt phân chia pha
lỏng- khí, còn phân tử B nằm trong lòng chất lỏng
• Muốn làm tăng bề mặt phải có một lực để đẩy các phân tử từ bên trong ra bề mặt, tức là thực hiện một công W chống lại nội áp.
• Trong đó: là hệ số tỷ lệ và được gọi là sức căng bề mặt
•
W = dGS = .dS W = dGS = .dS
Để hình dung thêm về SCBM cũng như sự giảm diện tích bề mặt của chất lỏng ta thực hiện thí nghiệm như hình 4.3
Nhúng khung hình chữ nhật (có một cạnh là thanh MN có thể chuyển động không ma sát) vào nước và xà phòng rồi lấy ra. Do sức căng bề mặt màng nước xà phòng co lại để giảm diện tích bề mặt, kéo thanh MN dịch chuyển về phía trái một đoạn là dh (lúc đầu thanh MN ở vị trí M’N’)
Để mà nước xà phòng khỏi co lại càng tác động lên thanh MN một lực f bằng với SCBM, khi đó thanh MN dịch chuyển một đoạn là dh để về vị trí M’N’, diện tích bề mặt tăng theo một đại lượng là dS bằng 2 lần diện tích hình MNN’M’ (vì mà nước
xà phòng có hai mặt, mặt trước và mặt sau của khung):
dS = 2.l.dh dS = 2.l.dh
Công W để thực hiện quá trình:
Kết hợp (4.1), (4.2) và (4.3) ta có: W = f.dh = .dS = .2.l.dh hay:
Đơn vị của SCBM: 1 J/m2 = 1N/m = 103 dyn/cm
•
W= f.dh W= f.dh
• SCBM phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng, khi tương tác giữa các phân tử chất lỏng với nhau mạnh thì công để chống lại nội áp lớn, do vậy SCBM lớn
• SCBM còn phụ thuộc vào bản chất của pha tiếp xúc với nó. Ví dụ SCBM của nước trên ranh giới nước- hơi nước khác với ranh giới nước- benzen.