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

1.Năng lượng mặt ngoài của
chất lỏng

- Các phân tử lớp mặt ngoài bị các phân tử phía trong
hút, vì vậy năng lượng của chúng ngoài động năng chuyển
động nhiệt,còn có thế năng quy định bởi các lực hút đó.
-Do các phân tử lớp mặt ngoài có thế năng lớn hơn so
với các phân tử ở phía trong.Phần năng lượng lớn hơn đó
được gọi là năng lượng mặt ngoài của chất lỏng.
- Gọi ∆ và ∆ là năng lượng và điện tích mặt ngoài, ta có:
∆E=α . ∆S
Trong đó: α là hệ số sức căng mặt ngoài (N/m)


HIỆN TƯỢNG CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG

Tại sao con nhện nước, kẹp giấy nổi trên mặt
nước?





Hình dạng cầu của bong bóng xà phòng


II.)GIẢI THÍCH
THEO QUAN NIỆM
PHÂN TỬ

1./So sánh mật độ phân tử các
? chất lỏng
1/Cấu trúcchất
của

a. Mật độ của chất lỏng :

nk <<< nl < nr
Chất lỏng
So sánh cấu trúc của chất lỏng
với chất rắn ?

Chất khí
b/Cấu trúc của chất lỏng : cấu trúc
trật tự gần ( gần giống chất rắn VĐH)

Chất rắn


*/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 ro.
-Hút nhau khi nằm cách nhau một khoảng lớn
hơn ro.
-Khoảng cách ro 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 ro.
*/Nhưng đối với phân tử nằm cách mặt thoáng chất
lỏng một khoảng nhỏ hơn ro, thì bị các lực hút tổng
hợp hướng vào trong chất lỏng và vuông góc mặt
ngoài chất lỏng.


2.Chuyển động nhiệt ở chất lỏng

Các phân
tử chất
lỏng
chuyển
động thế
nào ?

Dao động quanh 1 vị trí cân bằng và thay 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 .

II.)GIẢI THÍCH BẰNG
PHƯƠNG PHÁP
NĂNG
LƯỢNG


Khi bề mặt của chất lỏng biến dạng, thế năng bề
mặt thay đổi đúng bằng công cơ học của sức căng
bề mặt. Khi hai giọt nước trong không khí nhập
thành một, diện tích bề mặt và do đó thế năng bề
mặt giảm; theo định luật bảo toàn năng lượng thế
năng này có thể được chuyển hóa thành dạng
năng lượng khác như động năng trong dao động
của giọt nước hay nhiệt năng (làm nóng giọt nước
lên chút xíu). Muốn làm diện tích bề mặt giọt nước
trong không khí tăng, cần thực hiện công cơ học
vào giọt nước, và công này được dự trữ trong thế
năng bề mặt. Giọt nước ở trạng thái cân bằng bền
khi thế năng bề mặt cực tiểu, ứng với diện tích bề
mặt cực tiểu của một thể tích cho trước, tức là
mặt cầu


Xu hướng đạt đến cân bằng bền với thế năng
bề mặt cực tiểu cũng là xu hướng chung của
các hệ vật chất chứa các phần tử là chất lỏng.
Nó giải thích tại sao trạng thái nhũ tương, với
thế năng bề mặt chưa đạt cực tiểu, không phải
là trạng thái nhiệt động lực học bền. Để giữ
trạng thái nhũ tương, như ở nước từ hay phế

nang của phổi, cần có chất hoạt hóa bề mặt
làm thay đổi sức căng bề mặt. Ở phổi trẻ em,
nếu hoạt chất tự nhiên của cơ thể không phát
huy tác dụng, trẻ em có thể mắc bệnh màng
trong


3.LỰC CĂNG


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

Giọt nước khi bắt đầu rơi

Giọt anilin có DA = Ddd muối


=

Fc
FP
=
L 1 + L 2 ( D + d)

ở đây D và d là đờng
kính ngoài và đờng kính
trong của
vòng.
*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 (nớc). Trớc khi đo cần lau
sạch các chất bẩn bám vào mặt vòng, để có kết quả
đo chính xác.
* Thớc kẹp dùng đo chu vi ngoài và chu vi trong của
chiếc vòng