BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Chương 5: CHẤT LỎNG
Chương 5. CHẤT LỎNG NỘI DUNG 5.1. ÁP SUẤT PHÂN TỬ 5.2. NĂNG LƯỢNG MẶT NGOÀI CỦA CHẤT LỎNG 5.3. HIỆN TƯỢNG MAO DẪN
Tương tác phân tử Để các phân tử tách nhau ra xa thì động năng W đ của phân tử phải U min Đối với trạng thái lỏng, W đ ~ U min, các phân tử vừa dao động xung quanh vị trí cân bằng, vừa có thể dịch chuyển trong toàn khối chất lỏng.
Áp suất phân tử Lực tác dụng giữa các phân tử có tác dụng khi các phân tử ở gần nhau. Lấy một phân tử làm tâm và vẽ mặt cầu sao cho chỉ có các phân tử ở bên trong mặt cầu mới tác dụng lên phân tử ở tâm. Mặt cầu bảo vệ Phân tử ở sâu bên trong chất lỏng, lực hút cân bằng nhau. Phân tử nằm ở lớp ngoài, xuất hiên lực kéo vào bên trong. Áp suất phân tử
Áp suất phân tử Lực nén rất lớn không làm phân tử chất lỏng lại sát nhau vì sẽ xuất hiện lực đẩy chống lại. Không đo được áp suất phân tử vì nó hướng vào trong lòng chất lỏng, không tác dụng lên thành bình.
Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng: Các phân tử chất lỏng ở lớp bên ngoài bị hút Năng lượng phân tử gồm động năng chuyển động nhiệt và thế năng do lực hút của các phân tử bên trong. Muốn đưa phân tử từ sâu bên trong ra bên ngoài cần thực hiện công chống lại lực hút phân tử (năng lượng của các phân tử bên ngoài lớn hơn bên trong) Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng: E. S Với σ (J/m 2 ) là hệ số sức căng mặt ngoài.
Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng Sức căng mặt ngoài: Hệ ở trạng thái cân bằng bền khi thế năng cực tiểu Chất lỏng ở trạng thái cân bằng bên khi diện tích mặt ngoài của nó nhỏ nhất. Diện tích mặt ngoài có xu hướng tự co lại. Lực tác dụng vuông góc với chu vi và tiếp tuyến với mặt ngoài để giữ nguyên tình trạng của mặt ngoài gọi là sức căng mặt ngoài. F. l
Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng Sức căng mặt ngoài:
Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng Hiện tượng dính ướt và không dính ướt: Xét hệ có ba chất giới hạn với nhau là rắn, lỏng, khí: Hệ có cấu hình cực tiểu của thế năng toàn phần. Đường cong giới hạn có dạng trên mặt vật rắn sao cho tổng các hình chiếu của các lực căng mặt ngoài tác dụng lên mỗi phần tử của đường cong kín đó phải bằng không.
Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng Hiện tượng dính ướt và không dính ướt:
Năng lượng mặt ngoài của chất lỏng Hiện tượng dính ướt và không dính ướt:
Hiện tượng mao dẫn Áp suất dưới mặt khum: Do hiện tượng dính ướt hay không dính ướt, mặt ngoài của chất lỏng đựng trong bình có dạng mặt khum
Hiện tượng mao dẫn Áp suất dưới mặt khum:
Hiện tượng mao dẫn Áp suất dưới mặt khum: Áp suất phụ gây ra bởi mặt khum: 2 p R Dấu + ứng với mặt khum lồi Dấu - ứng với mặt khum lõm
Hiện tượng mao dẫn Áp suất dưới mặt khum: Trường hợp tổng quát, áp suất phụ gây ra bởi mặt khum: p 1 1 R R 1 2 R 1, R 2 là bán kính cong của hai tiếp tuyến vuông góc tại điểm đang xét.
Hiện tượng mao dẫn Hiện tượng mao dẫn:
Hiện tượng mao dẫn Hiện tượng mao dẫn: Trường hợp dính ướt, mặt khum lõm, áp suất phụ hướng lên làm mức chất lỏng trong ống dâng lên: h Nếu dính ướt hoàn toàn: p 2 2 cos g R g r g 2 h r g Tương tự với trường hợp không dính ướt.
Một số bài tập cần làm Bài tập chương 11 (Sách BT tập 1): 1, 2, 4, 6, 7, 9, 15
Một số bài tập ví dụ Ví dụ:một cái khung làm bằng những thanh kim loại cứng (Hình vẽ), cạnh có thể trượt dài 15cm. Khung được phủ màng nước xà phòng có sức căng mặt ngoài 0,045 N/m. Tính công cần thực hiện để kéo thanh ra 4 cm.
Một số bài tập ví dụ Ví dụ: Tính công cần thực hiện để thổi một bong bóng xà phòng đạt đến bán kính 7 cm. Sức căng mặt ngoài của nước xà phòng là 4.10-2 N/m. Áp suất khí quyển 1,01.10 5 N/m 2.