Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
Giải Bài Tập Vật Lí 10 – Bài 54: Hiện tượng dính ướt và không dính ướt. Hiện tượng mao dẫn [Nâng Cao] giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
Câu c1 [trang 263 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Tại sao kim dính mỡ có thể nổi trên mặt nước?
Lời giải:
Kim dính mỡ không bị nước làm dính ướt và màng căng bề mặt của nước tại chỗ đó hơi lõm xuống làm cho lực căng hướng lên cân bằng với trọng lực của kim hướng xuống. kết quả kim không bị chìm
Câu c2 [trang 265 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Hãy cho biết sự khác nhau của dạng mặt ngoài chất lỏng của hai trường hợp nêu ra ở hình 54.4:
Lời giải:
+ Hình a: Trong khe hẹp giữa hai tấm kính, nước dâng lên cao bằng nhau và mặt thoáng bị lõm xuống [mặt lõm].
+ Hình b: Trong khe hẹp giữa hai tấm kính tạo thành góc nhị diện thì mực nước tạo thành đường cong lõm tiệm cận trục hoành [dạng đường hyperbol].
Câu c3 [trang 266 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Hãy nêu thêm những ví dụ về hiện tượng mao dẫn thường gặp trong đời sống và kĩ thuật
Lời giải:
Ví dụ
– Hiện tượng nước dâng lên bên trog tấm mút xốp
– Nước dâng lên bên trong thân cây, nhánh hoa cắm trong lọ
– Máu dâng lên bên trong ống thủy tinh khi cần lấy máu xét nghiệm
Câu 1 [trang 266 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Khi nào thì chất lỏng dính ướt chất rắn và khi nào không dính ướt chất rắn?
Lời giải:
Khi chất lỏng tiếp xúc với chất rắn thì tùy theo bản chất của chất lỏng và chất rắn mà có thể xảy ra hiện tượng dính ướt hoặc không dính ướt.
– Khi lực hút giữa các phân tử vật rắn và các phân tử chất lỏng mạnh hơn lực hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau, thì có hiện tượng dính ướt.
– Khi lực hút giữa các phân tử vật rắn và các phân tử chất lỏng yếu hơn lực hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau, thì có hiện tượng không dính ướt.
Câu 2 [trang 266 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Thế nào là hiện tượng mao dẫn và khi nào xảy ra hiện tượng mao dẫn rõ rệt?
Lời giải:
* Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng dâng lên hay hạ xuống của mức chất lỏng ở bên trong các ống có bán kính trong rất nhỏ, trong các vách hẹp, các vật xốp… so với mực chất lỏng ở ngoài.
* Hiện tượng mao dẫn rõ rệt nhất khi đường kính ống, khoảng cách các vách hẹp càng nhỏ.
Câu 3 [trang 266 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Nếu chỉ có lực căng bề mặt thôi thì có xảy ra hiện tượng mao dẫn?
Lời giải:
Không
Lực căng bề mặt có chiều sao cho làm giảm diện tích bề mặt thoáng, chống khum lõm nên có hướng lên trên kéo cột nước trong ống dâng cao
Bài 1 [trang 266 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Hãy chọn câu đúng
Trường hợp nào mực chất lỏng dâng lên ít nhất trong ống mao dẫn thủy tinh khi:
A. Nhúng nó vào nước [ρ1 = 1000kg/m3; σ1=0,072N/m]
B. Nhúng nó vào xăng [ρ2 = 700kg/m3; σ2=0,029N/m]
C. Nhúng nó vào rượu [ρ3 = 790kg/m3; σ3=0,022N/m]
D. Nhúng nó vào ete [ρ4 = 710kg/m3; σ4=0,017N/m]
Lời giải:
Chọn D
Bài 2 [trang 266 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Tìm hệ số căng bề mặt của nước nếu ống mao dẫn có đường kính trong là 1 mm và mực nước ống dâng cao 32,6 mm.
Lời giải:
Bài 3 [trang 266 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Trong một ống mao dẫn có đường kính trong hết sức nhỏ, nước có thể dâng cao lên 80 mm, vậy với ống này thì rượu có thể dâng lên cao bao nhiêu? Các dữ kiện lấy theo số liệu ở bài tập 1.
Lời giải:
Đối với nước: h1 = 80 mm; khối lượng riêng của nước: ρ1 = 103 [kg/m3]; suất căng mặt ngoài của nước: σ1 = 0,072 [N/m].
Đối với rượu: h2 = ? mm; khối lượng riêng của rượu: ρ2 = 790 [kg/m3]; suất căng mặt ngoài của rượu: σ2 = 0,022 [N/m].
Công thức tính độ dâng cao của cột nước và rượu là:
Bài 4 [trang 266 sgk Vật Lý 10 nâng cao]: Một phong vũ biểu thủy ngân có đường kính trong là 2 mm và mực nước thủy ngân trong ống dâng cao 760 mm. Hỏi áp suất thực của khí quyển là bao nhiêu nếu tính đến hiện tượng thủy ngân không dính ướt ống thủy tinh?
Lời giải:
d = 2 [mm] = 2.10-3 m; σ = 0,470 N/m; ρ = 13600 [kg/m3].
Độ hạ của cột Hg do hiện tượng mao dẫn gây ra:
Áp suất thực của khí quyển:
h = 760 + h′ = 760 +7,05 = 767,05 [mmHg]
Bài 54: Hiện tượng dính ướt và không dính ướt. Hiện tượng mao dẫn – Câu C3 trang 265 SGK Vật lý lớp 10 Nâng cao. Hãy nêu thêm ví dụ
Hãy nêu thêm ví dụ về hiện tượng mao dẫn ví dụ về hiện tượng mao dẫn thường gặp trong đời sống và kỹ thuật.
– Hiện tượng nước dâng lên bên trong mút xốp
– Nước dâng lên bên trong thân cây, nhánh hoa cắm trong lọ
– Máu dâng lên bên trong ống thủy tinh khi cần lấy máu xét nghiệm
Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng mức chất lỏng bên trong các ống mao dẫn có đường kính trong nhỏ dâng lên, hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng.1/ Hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt
Hiểu một cách đơn giản hiện tượng dính ướt là hiện tượng một vật liệu nào đó bị dính chất lỏng và bị ướt, chất lỏng lan rộng ra trên bề mặt tiếp xúc và có hình dạng bất kỳ.
Hiện tượng không dính ướt là hiện tượng vật liệu đó khi tiếp xúc với chất lỏng và vật giữ nguyên được trạng thái khô ráo, chất lỏng có xu hướng co tròn lại thành một khối cầu sau đó bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực.
So sánh hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt
Tại thành bình tiếp xúc với phần chất lỏng nếu bị dính ướt tại đó sẽ có dạng khum lõm, không dính ướt tại thành bình sẽ có dạng mặt khum lồi.
Nước dính ướt ống dựng bằng thủy tinh nên tại thành ống thủy tinh có dạng mặt khum lõm. Thủy tinh không dính ướt thủy ngân nên tại thành bình có mặt khum lồi
Lưu ý: thủy ngân [Hg] là kim loại ở dạng lỏng duy nhất có độc tính cao, có thể ngấm qua da khi tiếp xúc trực tiếp hoặc phát tán vào không khí xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, nếu tích tụ một lượng thủy ngân lớn trong người sẽ dẫn đến bị ngộ độc máu nguy hiểm đến sức khỏe vì vậy tránh tiếp xúc trực tiếp với thủy ngân dưới bất kỳ hình thức nào.
Giải thích nguyên nhân xảy ra hiện tượng dính ướt và không dính ướt đối với chất lỏng đựng trong bình.
Khi chất lỏng đựng trong bình, tại phần tiếp giáp với thành bình có lực hút giữa phân tử chất lỏng với phân tử chất rắn của thành bình.
Nếu lực hút giữa phân tử chất rắn [của thành bình] lên các phân tử chất lỏng lớn hơn lực hút của các phân tử chất lỏng [bên trong chất lỏng] lên các phân tử chất lỏng ở thàh bình thì lực này kéo các phân tử chất lỏng dâng lên tạo thành mặt khum lõm gây nên hiện tượng dính ướt.
Trường hợp ngược lại lực hút giữa các phân tử chất lỏng [bên trong chất lỏng] lên các phân tử chất lỏng ở thành bình lớn hơn lực hút phân tử chất rắn lên các phân tử chất lỏng ở gần thành bình thì lực này kéo các phân tử chất lỏng xuống tạo thành mặt khum lồi gây nên hiện tượng không dính ướt.
Các trường hợp chất lỏng không đựng trong bình mà tiếp xúc với vật liệu giải thích tương tự, tuy nhiên trong trường này còn có yếu tố của trọng lực nên hình dạng của khối chất lỏng không đồng nhất.
2/ Hiện tượng mao dẫn, ống mao dẫn:
Thí nghiệm hiện tượng mao dẫn: nhúng các ống thủy tinh có đường kính trong nhỏ vào trong chất lỏng, ta nhận thấy mức chất lỏng bên trong ống thủy tinh có thể dâng lên cao hơn hoặc hạ xuống thấp hơn so với mức chất lỏng ở bên ngoài ống.
Nếu chất lỏng làm dính ướt thủy tinh thì mức chất lỏng bên trong ống sẽ dâng cao hơn mức chất lỏng bên ngoài ống.
Nếu chất lỏng không dính ướt ống thủy tinh thì mức chất lỏng bên trong ống sẽ hạ xuống thấp hơn mức chất lỏng bên ngoài ống. Ống thủy tinh ở trên gây ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn.
Giải thích hiện tượng mao dẫn:
Do đường kính trong của ống thủy tinh nhỏ nên lực hút phân tử của chất rắn lên các phân tử chất lỏng ở gần thành ống thủy tinh lớn hơn lực hút của các phân tử chất lỏng [bên trong lòng chất lỏng] lên các phân tử chất lỏng ở gần thành ống thủy tinh, lực hút này giúp nước bên trong ống thủy tinh dân cao hơn so với mức chất lỏng ở bên ngoài ống. Ống thủy tinh có đường kính càng nhỏ thì mức chất lỏng bên trong ống dâng càng cao.
Trường hợp ngược lại nếu thành ống thủy tinh không dính ướt thì lực hút giữa các phân tử chất lỏng [bên trong lòng chất lỏng] lên các phân tử chất lỏng ở thành bình sẽ kéo các phân tử chất lỏng ở thành bình bị hạ xuống.
Hiện tượng mao dẫn trong thực tế không chỉ xảy ra đối với các ống có đường kính trong nhỏ trong thực tế hiện tượng mao dẫn có ở rất nhiều nơi
Hiện tượng mao dẫn xảy ra ở vách tường trong nhà, nơi các vách tường tiếp xúc nhiều với chất lỏng ẩm ướt ở nền nhà. Lâu ngày do hiện tượng mao dẫn các chất lỏng dưới nền nhà dâng lên làm ẩm cả bức tường.
Thí nghiệm vui về hiện tượng mao dẫn, sử dụng một tấm giấy thấm nước ta ta thấy nước trong cốc dâng lên theo tờ giấy và tự tràn sang cốc ở giữa
Ứng dụng hiện tượng mao dẫn trong chế tạo đèn dầu thời xưa [do xã hội phát triển giờ chúng ta sử dụng điện là chính nên nhiều bạn sẽ không biết đến đồ cổ này]. Bấc dầu là một loại vật liệu gồm nhiều sợi bông nhỏ đóng vai trò như ống mao dẫn giúp nâng chất lỏng [dầu] lên phía trên để làm nguyên liệu cháy cho ngọn lửa.
Các cây xanh dù to lớn, hay rất nhỏ đều có một bộ rễ cắm sâu vào trong lòng đất, các sợi rễ này giống như ống mao dẫn giúp vận chuyển chất lỏng cùng muối khoáng từ trong các mạch nước ngầm sâu trong lòng đất lên thân để nuôi sống cây.
Kết luận: Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng dân lên hay hạ xuống của mực chất lỏng ở bên trong các ống có bán kính trong nhỏ [gọi là ống mao dẫn], trong các vách hẹp, khe hẹp, các vật xốp ... so với mực chất lỏng bên ngoài.
Công thức tính độ chênh lệch mức chất lỏng khi xảy ra hiện tượng mao dẫn
\[h=\dfrac{4\sigma }{\rho gd}\]
Trong đó:- σ: hệ số căng mặt ngoài của chất lỏng[N/m]
- ρ: khối lượng riêng của chất lỏng [kg/m3]
- d: đường kính trong của ống [m]
- h: là độ chênh giữa mức chất lỏng bên trong và bên ngoài ống mao dẫn [m]
- gia tốc rơi tự do [m/s2]
Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lí lớp 10 chương chất rắn, chất lỏng, sự chuyển thể
nguồn vật lí phổ thông