Sức căng bề mặt [còn gọi là năng lượng bề mặt hay ứng suất bề mặt, thường viết tắt là σ hay γ hay T] hiểu một cách nôm na là đại lượng đánh giá độ đàn hồi hay độ bền của mặt liên diện giữa hai pha. Tính đàn hồi của mặt lên diện giữa hai pha có được trên cơ sở lực hút phân tử trong mỗi pha và giữa các phân tử của hai pha tiếp giáp mặt liên diện.
| Bảo toàn khối lượng Bảo toàn động lượng Bảo toàn năng lượng Bất đẳng thức Entropy Clausius-Duhem |
| Chất rắn · Ứng suất · Biến dạng * Biến dạng dẻo · Thuyết sức căng tới hạn · Infinitesimal strain theory · Đàn hồi · Đàn hồi tuyến tính · độ dẻo · Đàn nhớt · Định luật Hooke · Lưu biến học * Uốn |
| Chất lưu · Thủy tĩnh học Động học chất lưu * Lực đẩy Archimedes * Nguyên lý Bernoulli * Phương trình Navier-Stokes * Dòng chảy Poiseuille * Định luật Pascal · Độ nhớt · Chất lưu Newton Chất lưu phi Newton Sức căng bề mặt * Áp suất |
Hộp này:
- xem
- thảo luận
- sửa
Ví dụ tại bề mặt liên diện giữa hai pha: nước [pha lỏng] và không khí [pha khí], sức căng ở bề mặt giọt nước và không khí được hình thành do lực hút giữa các phân tử nước mạnh hơn nhiều lực hút giữa chúng và các phân tử khí cũng như lực hút giữa các phân tử khí với nhau. Do đó giọt nước trong không khí có xu hướng co cụm lại sao cho diện tích bề mặt nhỏ nhất có thể. Nếu độ lớn của lực trọng trường nhỏ hơn, các lực xung quanh giọt nước sẽ cân bằng và nó sẽ có hình cầu.
HIện tượng dính ướt và không dính ướt:
Hiện tượng dính ướt xảy ra khi có sự tiếp xúc giữa 3 pha: hai pha lỏng [hoặc một pha lỏng và một pha khí] trên bề mặt pha rắn. Ví dụ khi giọt nước nằm trên một bề mặt rắn ưa nước, do lực hút giữa các phân tử ở bề mặt rắn với các phân tử nước lớn hơn nhiều lực hút giữa các phân tử nước với nhau, giọt nước sẽ có xu hướng trải ra tăng diện tích mặt liên diện giữa nước và pha rắn. Bề mặt rắn càng ưa nước thì diện tích nước trải ra càng lớn. Có thể quan sát hiện tượng này trên một số chảo chống dính. Ngược lại nếu một giọt nước [pha lỏng] nằm trên bề mặt rắn không ưa nước [pha rắn], nó sẽ có xu hướng co cụm lại sao cho diện tích bề mặt liên diện nước-không khí [pha khí] và diện tích mặt liên diện nước-bề mặt rắn nhỏ nhất có thể. Chúng ta có thể dễ dàng quan sát hiện tượng này khi nhìn những giọt sương trên lá vào buổi sáng. Một trong những bề mặt không ưa nước dễ nhận thấy là bề mặt lá sen và lá khoai.
Hiện tượng mao dẫn:
Khi cắm ống mao quản [làm bằng vật liệu ưa nước] vào nước chúng ta cũng có hệ 3 pha gồm: nước [pha lỏng], thành ống mao quản [pha rắn] và không khí [pha khí]. Tại mặt liên diện giữa nước và thành ống mao quản, nước sẽ có xu hướng dâng lên, trải ra làm tăng diện tích mặt liên diện hai pha. Tại mặt liên diện giữa nước và không khí, lực hút giữa các phân tử nước mạnh hơn so với giữa nước và không khí làm cho nước có xu hướng co cụm giảm diện tích liên diện, giúp mực nước nâng lên gần bằng với các phân tử nước ở gần thành ống mao quản. Mao quản có đường kính càng nhỏ, vật liệu thành ống mao quản càng ưa nước, áp suất trong pha khí càng thấp, lực trọng trường càng yếu thì mực nước càng dâng cao. Thực tế trong cốc nước bình thường có đường kính tương đối lớn mực nước ở thành cốc cũng vẫn cao hơn so với mực nước ở xa thành nhưng bằng mắt thường khó có thể nhận ra.
Sức căng bề mặt và hiện tượng mao dẫn đã giúp giải thích một số quá trình như nước vận chuyển từ rễ lên đến lá, tại sao nhện nước bò trên mặt nước, trạng thái cân bằng của nhũ tương cũng như tác dụng tẩy rửa của xà phòng nói riêng hay hoạt tính nói chung của chất hoạt hóa bề mặt,...
Sức căng bề mặt giữa hai pha là công cơ học thực hiện khi lực căng làm cho diện tích mặt liên diện thay đổi một đơn vị diện tích. Như vậy nó cũng là mật độ diện tích của năng lượng; ý nghĩa này mang lại tên gọi năng lượng bề mặt cho đại lượng vật lý này. Như vậy, trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị đo sức căng bề mặt tương đương Jun trên mét vuông.
Sức căng bề mặt giữa hai pha phụ thuộc vào tính chất các phân tử của từng pha và các điều kiện môi trường như nhiệt độ, áp suất...
Một cách đo sức căng bề mặt men gốm lúc đang lỏng.
Các phương pháp đo sức căng bề mặt bao gồm:
- Vòng Du Noüy
- Tấm Wilhelmy
- Phương pháp giọt xoay tròn
- Phương pháp giọt pêđan
- Phương pháp áp suất bọt.
- Phương pháp thể tích giọt.
- Hiện tượng mao dẫn
- Độ nhớt
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Sức căng bề mặt. |
- Sức căng bề mặt tại Từ điển bách khoa Việt Nam
- Surface tension [physics] tại Encyclopædia Britannica [tiếng Anh]
- Theory of surface tension measurements Lưu trữ 2009-01-27 tại Wayback Machine
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Sức_căng_bề_mặt&oldid=65533647”
Do hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng nên nước mưa không thể chảy qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căn trên ô dù hoặc trên mui ôtô tải, nước đựng trong ống nhỏ giọt chỉ có thể chảy ra khỏi miệng ống thành từng giọt khi giọt nước có trọng lượng lớn hơn lực căng bề mặt của nước tại miệng ống [Video 37.2],…
Hòa tan xà phòng vào nước sẽ làm giảm đáng kể lực căng bề mặt của nước, nên nước xà phòng dể thấm vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải. Nếu hòa tan xà phòng vào nước nóng thì lực căng bề mặt của nước càng giảm mạnh và nước xà phòng nóng càng dễ thấm vào các sợi vải hơn.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây [90.38 KB, 10 trang ]
Bạn đang đọc: 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 đượclàm ướt hoàn toàn ta thấy cột chất lỏng trongống sẽ dâng lên độ cao h [tạo ra độ chênh lệchgiữa 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.hg: 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 tínhgần đúng bằng bán kính của ống mao quảnr.Do đó,
–
Suy ra,Nếu ta nhúng ống mao quản này vào trongnước nguyên chất, ta biết được hệ số sức
căng:
–
D0: khối lượng riêng của nước nguyên chấtTa 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 lỏngDụng 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 chonước 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 độTừ đó suy ra σXCân 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
–
Xem thêm: Top 19 cách edit truyện trên điện thoại ios mới nhất 2021
3.
–
bằng công thức sau:mNước = [m2 – m1]/NNướcN: là số giọt nướcPhương pháp vòngDùng một vòng kim loại được nhúng vào chấtlỏng 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 chúngta giải thích được một số hiện tượng cótrong tự nhiên như:1. Vì sao dầu không tan được trong nước?2. Những chú chim thường xuyên phải nhàongụp xuống nước để bắt cá tại sao không bịchìm?3. Hay những con vịt khi đi dưới mưa mà lôngkhông hề bị ướt mà những con gà thì bị ướtvà trở thành gà “rù”?Sở dĩ như vậy là vì sức căng bề mặt của dầunhỏ hơn nước. Khi dầu rơi vào mặt nước, nướcco lại hết mức nên đã kéo dầu dãn ra thànhmột màng mỏng nổi bên trên. Hơn nữa, tỷ trọngdầu lại nhỏ hơn nước rất nhiều, nên dù có dùngsức khuấy thế nào, thì màng dầu vẫn nổi trênmặt nước và không hòa tan được.Những chú chim có thể nhào ngụp xuống nướcđể bắt cá cũng dựa vào đặc tính dầu để bảo vệmình. 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 dầubảo vệ, lông vũ sẽ bị ướt và khi đó chim sẽ chếtchìm ngay.Lúc trời mưa, những con vịt có thể chạy đi chạylại dưới mưa mà lông không bị ướt hay có thểbơi lội trong nước mà không bị chìm là do bộ
lông vịt cũng được bao phủ bởi một lớp dầu
Xem thêm: 10 App Chèn Sticker Vào Ảnh Bạn Nên Trải Nghiệm
mỡ, đồng thời lông của chúng cũng có đặc tínhlà rát nhẹ nên giúp cho bộ lông không bị ướt vàthân vịt không bị chìm.Ở gà do trên lông không có lớp dầu che phủnên 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 mắtGiúp 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 thuốcnhỏ 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 nhỏmắt.Nhũ tương, hỗn dịch là những hệ phân tánkhông bền, nên cần có chất nhũ hóa đối vớinhũ tương hay chất gây thấm đối với hỗn dịchđể giúp cho nhũ tương, hỗn dịch ổn định hơn.Chất nhũ hóa và chất gây thấm là chất làmgiảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ vàtừ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ
nhũ tương, hỗn dịch.
Khi xét nghiệm muối mật trong nước tiểu, trongtrường hợp bệnh lý như viêm gan tắc mật, sứccăng bề mặt của nước tiểu giảm do trong nướctiểu có muối mật.Đối với ngành y – dược, sức căng bề mặt đượcứng 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 thuốcnhỏ mắt, ta áp dụng phương pháp đếm và cângiọt chất lỏng, sử dụng công thức : để tínhđược hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc nhỏ
mắt.
Nhũ tương, hỗn dịch là những hệ phân tánkhông bền, nên cần có chất nhũ hóa đối vớinhũ tương hay chất gây thấm đối với hỗn dịchđể giúp cho nhũ tương, hỗn dịch ổn định hơn.Chất nhũ hóa và chất gây thấm là chất làmgiảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ vàtừ đó duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệnhũ tương, hỗn dịch.Khi xét nghiệm muối mật trong nước tiểu, trongtrường hợp bệnh lý như viêm gan tắc mật, sứccăng bề mặt của nước tiểu giảm do trong nước
tiểu có muối mật.
h : chiều cao của cột chất lỏng [ m ] P. : áp suất khí quyển [ J / m3 ] Do đó : Thực tế, nửa đường kính mặt cong R được tínhgần đúng bằng nửa đường kính của ống mao quảnr. Do đó, Suy ra, Nếu ta nhúng ống mao quản này vào trongnước nguyên chất, ta biết được thông số sứccăng : D0 : khối lượng riêng của nước nguyên chấtTa lập tỷ số : Hiện tượng mà chất lỏng dâng cao hơn hoặcthấp hơn trong mao quản so với mặt thoáng2. bên ngoài gọi là hiện tượng kỳ lạ mao dẫn. Phương pháp đếm và cân giọt chất lỏngDụng cụ : Buret 10 ml, cân kỹ thuật, đĩa thủy tinhChúng ta sử dụng nước cất làm chất lỏngchuẩn, có sức căng mặt ngoài là σNước, rồi chonước cất nhỏ thành từng giọt, đếm số giọt NNướcvà tổng khối lượng mNước của chúng, làm tươngtự như vậy để có NX và mX so với chất lỏngchưa biết sức căng mặt ngoài σX. Ta lập tỷ số : σNước dựa vào bảng sức căng mặt ngoài củanước cất theo nhiệt độTừ đó suy ra σXCân đĩa thủy tinh ta được m1Dùng buret để nhỏ khoảng chừng 50 giọt chất lỏngvào đĩa thủy tinhCân khối lượng đĩa chứa 50 giọt chất lỏng tađược m2Như vậy, khối lượng 1 giọt nước sẽ được tính3. bằng công thức sau : mNước = [ mét vuông – m1 ] / NNướcN : là số giọt nướcPhương pháp vòngDùng một vòng sắt kẽm kim loại được nhúng vào chấtlỏng cần khảo sát, sao cho chất lỏng bao phủhoàn toàn. Khi kéo từ từ vòng sắt kẽm kim loại ra khỏi chất lỏng thìcó một lớp chất lỏng được kéo ra bởi mép củavòng. Theo đó lớp chất lỏng sẽ tính năng lên vòng kimloại một lực gọi là lực căng bề mặt. Hệ số căng bề mặt được xác lập bằng côngthức : F2 – F1 : lực căng bề mặt FBán kính của vòng sắt kẽm kim loại được đo bằngthước kẹpF1 được xác lập khi treo vòng sắt kẽm kim loại vào lựckế và giá trị của lực F1 là số chỉ của lực kếSau đó nâng giá đỡ lên sao cho vòng kim loạingập trọn vẹn trong dung dịch chất lỏngTiếp đó hạ từ từ giá đỡ dung dịch chất lỏng đếnkhi vòng dây sắt kẽm kim loại bứt khỏi bề mặt dung dịchchất lỏng. Số chỉ lực kế lúc vòng sắt kẽm kim loại vừa bứt ra chínhlà giá trị F2. Ứng dụng HIện tượng căng bề mặt hoàn toàn có thể giúp chúngta lý giải được 1 số ít hiện tượng kỳ lạ cótrong tự nhiên như : 1. Vì sao dầu không tan được trong nước ? 2. Những chú chim tiếp tục phải nhàongụp xuống nước để bắt cá tại sao không bịchìm ? 3. Hay những con vịt khi đi dưới mưa mà lôngkhông hề bị ướt mà những con gà thì bị ướtvà trở thành gà “ rù ” ? Sở dĩ như vậy là vì sức căng bề mặt của dầunhỏ hơn nước. Khi dầu rơi vào mặt nước, nướcco lại hết mức nên đã kéo dầu dãn ra thànhmột màng mỏng mảnh nổi bên trên. Hơn nữa, tỷ trọngdầu lại nhỏ hơn nước rất nhiều, nên dù có dùngsức khuấy thế nào, thì màng dầu vẫn nổi trênmặt nước và không hòa tan được. Những chú chim hoàn toàn có thể nhào ngụp xuống nướcđể bắt cá cũng dựa vào đặc tính dầu để bảo vệmình. Bộ long vũ trên khung hình chúng thườngxuyên được tráng một lớp dầu mỡ đặc biệt quan trọng tiếtra từ những lỗ chân lông. Nếu không có lớp dầubảo vệ, lông vũ sẽ bị ướt và khi đó chim sẽ chếtchìm ngay. Lúc trời mưa, những con vịt hoàn toàn có thể chạy đi chạylại dưới mưa mà lông không bị ướt hay có thểbơi lội trong nước mà không bị chìm là do bộlông vịt cũng được bao trùm bởi một lớp dầumỡ, đồng thời lông của chúng cũng có đặc tínhlà rát nhẹ nên giúp cho bộ lông không bị ướt vàthân vịt không bị chìm. Ở gà do trên lông không có lớp dầu che phủnên bị nước mưa thấm ướt. Đối với ngành y – dược, sức căng bề mặtđược ứng dụng vào một số ít trường hợp1. như : Xác định hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc2. nhỏ mắtGiúp nhũ tương, hỗn dịch không thay đổi hơn nhờchất nhũ hóa và chất gây thấm3. Hay trong xét nghiệm muối mật trong nướctiểu. Để xác lập hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốcnhỏ mắt, ta vận dụng giải pháp đếm và cângiọt chất lỏng, sử dụng công thức : để tínhđược hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc nhỏmắt. Nhũ tương, hỗn dịch là những hệ phân tánkhông bền, nên cần có chất nhũ hóa đối vớinhũ tương hay chất gây thấm so với hỗn dịchđể giúp cho nhũ tương, hỗn dịch không thay đổi hơn. Chất nhũ hóa và chất gây thấm là chất làmgiảm sức căng bề mặt của những pha trong hệ vàtừ đó duy trì được sự không thay đổi cấu trúc của hệnhũ tương, hỗn dịch. Khi xét nghiệm muối mật trong nước tiểu, trongtrường hợp bệnh lý như viêm gan tắc mật, sứccăng bề mặt của nước tiểu giảm do trong nướctiểu có muối mật. Đối với ngành y – dược, sức căng bề mặt đượcứng dụng vào một số ít trường hợp như : 1. Xác định hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc2. nhỏ mắtGiúp nhũ tương, hỗn dịch không thay đổi hơn nhờ3. chất nhũ hóa và chất gây thấmHay trong xét nghiệm muối mật trong nướctiểu. Để xác lập hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốcnhỏ mắt, ta vận dụng giải pháp đếm và cângiọt chất lỏng, sử dụng công thức : để tínhđược hàm lượng thuốc của 1 giọt thuốc nhỏmắt. Nhũ tương, hỗn dịch là những hệ phân tánkhông bền, nên cần có chất nhũ hóa đối vớinhũ tương hay chất gây thấm so với hỗn dịchđể giúp cho nhũ tương, hỗn dịch không thay đổi hơn. Chất nhũ hóa và chất gây thấm là chất làmgiảm sức căng bề mặt của những pha trong hệ vàtừ đó duy trì được sự không thay đổi cấu trúc của hệnhũ tương, hỗn dịch. Khi xét nghiệm muối mật trong nước tiểu, trongtrường hợp bệnh lý như viêm gan tắc mật, sứccăng bề mặt của nước tiểu giảm do trong nướctiểu có muối mật .
Source: //mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay