Một số hiện tượng bề mặt chất lỏng phổ biến nhất hiện nay

Đã bao giờ bạn tự hỏi rằng chiếc kim khâu và lưỡi lam làm thế nào có thể nổi trên mặt trước khi nó nằm ngang nhưng lại bị chìm khi nó nằm nghiêng không? Để giải thích cho câu hỏi trên, bạn hãy quan sát những hiện tượng bề mặt chất lỏng mà chúng tôi thí nghiệm nhé!

Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng

Thí nghiệm

Làm thủng màng xà phòng bên trong vòng dây chỉ, ta thấy được vòng dây chỉ được căng tròn ra.

Hiện tượng này cho thấy trên bề mặt màng xà phòng đã xuất hiện các lực nằm tiếp tuyến với bề mặt màng xà phòng. Lực cũng sẽ kéo mặt xà phòng căng đều theo mọi phương vuông góc với vòng dây chỉ.

Vậy các lực kéo căng bề mặt chất lỏng gọi là lực căng bề mặt chất lỏng.

Lực căng bề mặt chất lỏng

Lực căng bề mặt tác dụng lên một diện tích bất kỳ luôn có phương vuông góc với đoạn chất lỏng. Ngoài ra nó cũng vuống góc với tiếp tuyến của bề mặt chất lỏng.

Lực căng bề mặt chất lỏng có chiều làm giảm diện tích bề mặt của chất lỏng và có độ lớn tỉ lệ thuận với độ dài của đoạn chất lỏng đó.

Công thức tính lực căng bề mặt chất lỏng như sau:

f = sl

Trong đó: s là hệ số căng của mặt ngoài chất lỏng, có đơn vị là N/m. Hệ số s sẽ phụ thuộc vào cả bản chất và nhiệt độ của chất lỏng. S tỉ lệ nghịch với nhiệt độ, s giảm khi nhiệt độ tăng.

Ứng dụng

Nhờ có hiện tượng lực căng mặt ngoài của chất lỏng nên nước mưa không thể lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù. Ngoài ra, chúng cũng không lọt qua được các mui bạt che ô tô.

Khi hoà tan xà phòng vào nước, lực căng mặt ngoài của nước sẽ được làm giảm đáng kể nên nước xà phòng. Từ đó sẽ dễ dàng thấm sâu vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải.

Hiện tượng dính ướt và không dính ướt của bề mặt chất lỏng

Thí nghiệm

Giọt nước nhỏ lên mặt thuỷ tinh sẽ bị lan rộng ra thành một hình dạng bất kỳ không nhất định, vì nước dính ướt thuỷ tinh.

Giọt nước nhỏ lên mặt thuỷ tinh được phủ một lớp nilon sẽ bo tròn lại và bị dẹt xuống do tác động của trọng lực. Lý do được giải thích là do nước không dính ướt với nilon.

Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ có dạng mặt khum lõm khi thành bình bị dính ướt. Bề mặt chất lỏng sẽ có dạng mặt khum lồi khi thành bình không bị dính ướt.

Ứng dụng

Hiện tượng bề mặt vật rắn bất kỳ bị dính ướt được ứng dụng để làm giàu quặng theo phương pháp “tuyển nổi”.

Hiện tượng mao dẫn của bề mặt chất lỏng

Thí nghiệm

Nhúng các ống thuỷ tinh có đường kính bên trong rất nhỏ vào trong lòng chất lỏng ta thấy:

• Thành ống bị dính ướt, mức chất lỏng bên trong sẽ dâng cao hơn bề mặt chất lỏng ngoài. Lúc này bề mặt chất lỏng trong ống sẽ có dạng mặt khum lõm.
• Nếu thành ống không bị dính ướt, mức chất lỏng bên trong ống sẽ được hạ thấp hơn bề mặt chất lỏng ở ngoài mặt ống. Bên cạnh đó, bề mặt chất lỏng trong ống lúc này sẽ có dạng mặt khum lồi.
• Đường kính bên trong ống càng nhỏ thì mức độ nước dâng cao hoặc hạ thấp so với bề mặt chất lỏng bên ngoài ống càng lớn.

Hiện tượng mức chất lỏng ở bên trong các ống có đường kính trong nhỏ luôn dâng cao hơn hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn.

Các ống khi xảy ra hiện tượng mao dẫn sẽ được gọi là ống mao dẫn.

Với hệ số căng mặt ngoài s càng lớn, đường kính trong của ống càng nhỏ thì mức chênh lệch chất lỏng trong và ngoài ống sẽ càng lớn.

Ứng dụng

Hiện tượng này được biết đến nhiều trong các ống mao dẫn trong bộ rễ và thân cây. Hệ thống này sẽ có nhiệm vụ dẫn nước hòa tan khoáng chất lên để nuôi cây.

Dầu hoả ngấm vào các sợi dây nhỏ trong bấc đèn khiến ngọn bấc bùng cháy. Đây là hiện tượng mao dẫn.

Như vậy, bài viết trên đã cung cấp cho các bạn đầy đủ những kiến thức về hiện tượng bề mặt chất lỏng. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích được cho bạn hiểu hơn về cuộc sống quanh ta.