Phương pháp đo hệ số căng bề mặt và ứng dụng sức căng bề mặt

PHƯƠNG PHÁP ĐO HỆ SỐ SỨC CĂNG BỀ
MẶT CHẤT LỎNG

-

Phương pháp ống mao quản
Dựa vào sự chênh lệch mức nước bên trong và

-

bên ngoài mao quản
Nếu ta nhúng một ống có đường kính nhỏ (mao

1.

quản) vào một cốc đựng chất lỏng và đã được
làm ướt hoàn toàn ta thấy cột chất lỏng trong
ống sẽ dâng lên độ cao h (tạo ra độ chênh lệch
giữa chiều cao mức chất lỏng trong và ngoài
-

ống).
Khi áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng bằng áp
suất khí quyển thì chiều cao mức chất lỏng sẽ

-

dừng lại.
P = D.g.h
g: gia tốc trọng trường (m/s2)
D: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)
h: chiều cao của cột chất lỏng (m)
P: áp suất khí quyển (J/m3)
Do đó:


Thực tế, bán kính mặt cong R được tính

gần đúng bằng bán kính của ống mao quản
r.
Do đó,
-

Suy ra,
Nếu ta nhúng ống mao quản này vào trong
nước nguyên chất, ta biết được hệ số sức
căng:

-

D0: khối lượng riêng của nước nguyên chất
Ta lập tỷ số:
Hiện tượng mà chất lỏng dâng cao hơn hoặc
thấp hơn trong mao quản so với mặt thoáng

2.
-

bên ngoài gọi là hiện tượng mao dẫn.
Phương pháp đếm và cân giọt chất lỏng
Dụng cụ: Buret 10ml, cân kỹ thuật, đĩa thủy tinh
Chúng ta sử dụng nước cất làm chất lỏng

chuẩn, có sức căng mặt ngoài là σNước, rồi cho
nước cất nhỏ thành từng giọt, đếm số giọt NNước
và tổng khối lượng mNước của chúng, làm tương


tự như vậy để có NX và mX đối với chất lỏng
-

chưa biết sức căng mặt ngoài σX.
Ta lập tỷ số:
σNước dựa vào bảng sức căng mặt ngoài của

-

nước cất theo nhiệt độ
Từ đó suy ra σX
Cân đĩa thủy tinh ta được m1
Dùng buret để nhỏ khoảng 50 giọt chất lỏng

-

vào đĩa thủy tinh
Cân khối lượng đĩa chứa 50 giọt chất lỏng ta

-

được m2
Như vậy, khối lượng 1 giọt nước sẽ được tính

-

3.
-

bằng công thức sau:
mNước = (m2 – m1)/NNước

N: là số giọt nước
Phương pháp vòng
Dùng một vòng kim loại được nhúng vào chất
lỏng cần khảo sát, sao cho chất lỏng bao phủ
hoàn toàn.


-

Khi kéo từ từ vòng kim loại ra khỏi chất lỏng thì
có một lớp chất lỏng được kéo ra bởi mép của

-

vòng.
Theo đó lớp chất lỏng sẽ tác dụng lên vòng kim

-

loại một lực gọi là lực căng bề mặt.
Hệ số căng bề mặt được xác định bằng công

-

thức:
F2 – F1: lực căng bề mặt F
Bán kính của vòng kim loại được đo bằng

-

thước kẹp
F1 được xác định khi treo vòng kim loại vào lực

-

kế và giá trị của lực F1 là số chỉ của lực kế

Sau đó nâng giá đỡ lên sao cho vòng kim loại

-

ngập hoàn toàn trong dung dịch chất lỏng
Tiếp đó hạ từ từ giá đỡ dung dịch chất lỏng đến

-

khi vòng dây kim loại bứt khỏi bề mặt dung dịch
-

chất lỏng.
Số chỉ lực kế lúc vòng kim loại vừa bứt ra chính
là giá trị F2.


Ứng dụng
 HIện tượng căng bề mặt có thể giúp chúng
ta giải thích được một số hiện tượng có
trong tự nhiên như:
1. Vì sao dầu không tan được trong nước?
2. Những chú chim thường xuyên phải nhào
ngụp xuống nước để bắt cá tại sao không bị

chìm?
3. Hay những con vịt khi đi dưới mưa mà lông
không hề bị ướt mà những con gà thì bị ướt
và trở thành gà “rù”?
Sở dĩ như vậy là vì sức căng bề mặt của dầu
nhỏ hơn nước. Khi dầu rơi vào mặt nước, nước
co lại hết mức nên đã kéo dầu dãn ra thành
một màng mỏng nổi bên trên. Hơn nữa, tỷ trọng
dầu lại nhỏ hơn nước rất nhiều, nên dù có dùng
sức khuấy thế nào, thì màng dầu vẫn nổi trên
mặt nước và không hòa tan được.
Những chú chim có thể nhào ngụp xuống nước

để bắt cá cũng dựa vào đặc tính dầu để bảo vệ
mình. Bộ long vũ trên cơ thể chúng thường
xuyên được tráng một lớp dầu mỡ đặc biệt tiết


ra từ các lỗ chân lông. Nếu không có lớp dầu
bảo vệ, lông vũ sẽ bị ướt và khi đó chim sẽ chết
chìm ngay.
Lúc trời mưa, những con vịt có thể chạy đi chạy
lại dưới mưa mà lông không bị ướt hay có thể
bơi lội trong nước mà không bị chìm là do bộ
lông vịt cũng được bao phủ bởi một lớp dầu

mỡ, đồng thời lông của chúng cũng có đặc tính
là rát nhẹ nên giúp cho bộ lông không bị ướt và
thân vịt không bị chìm.
Ở gà do trên lông không có lớp dầu che phủ
nên bị nước mưa thấm ướt.


Đối với ngành y - dược, sức căng bề mặt
được ứng dụng vào một số trường hợp

1.

như:
Xác định hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc

2.

nhỏ mắt
Giúp nhũ tương, hỗn dịch ổn định hơn nhờ
chất nhũ hóa và chất gây thấm


3.

Hay trong xét nghiệm muối mật trong nước
tiểu.

Để xác định hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc
nhỏ mắt, ta áp dụng phương pháp đếm và cân
giọt chất lỏng, sử dụng công thức : để tính
được hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc nhỏ
mắt.
Nhũ tương, hỗn dịch là những hệ phân tán
không bền, nên cần có chất nhũ hóa đối với
nhũ tương hay chất gây thấm đối với hỗn dịch
để giúp cho nhũ tương, hỗn dịch ổn định hơn.

Chất nhũ hóa và chất gây thấm là chất làm
giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và
từ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ
nhũ tương, hỗn dịch.


Khi xét nghiệm muối mật trong nước tiểu, trong
trường hợp bệnh lý như viêm gan tắc mật, sức
căng bề mặt của nước tiểu giảm do trong nước
tiểu có muối mật.
Đối với ngành y - dược, sức căng bề mặt được
ứng dụng vào một số trường hợp như:

1.

Xác định hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc

2.

nhỏ mắt
Giúp nhũ tương, hỗn dịch ổn định hơn nhờ

3.

chất nhũ hóa và chất gây thấm

Hay trong xét nghiệm muối mật trong nước
tiểu.

Để xác định hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc
nhỏ mắt, ta áp dụng phương pháp đếm và cân
giọt chất lỏng, sử dụng công thức : để tính
được hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc nhỏ
mắt.


Nhũ tương, hỗn dịch là những hệ phân tán
không bền, nên cần có chất nhũ hóa đối với

nhũ tương hay chất gây thấm đối với hỗn dịch
để giúp cho nhũ tương, hỗn dịch ổn định hơn.
Chất nhũ hóa và chất gây thấm là chất làm
giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và
từ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ
nhũ tương, hỗn dịch.
Khi xét nghiệm muối mật trong nước tiểu, trong
trường hợp bệnh lý như viêm gan tắc mật, sức
căng bề mặt của nước tiểu giảm do trong nước
tiểu có muối mật.