Giải vật lí 10 bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng

Hướng dẫn câu hỏi giữa bài

Giải câu 1: Cho biết hình tròn có diện tích lớn...

Cho biết hình tròn có diện tích lớn nhất trong số các hình có cùng chu vi. Hãy lập luận để chứng minh bề mặt phần màng xà phòng còn đọng trên khung dây đồng đã tự co lại để giảm diện tích của nó tới mức nhỏ nhất.

Giả sử màng nước xà phòng lấp đầy toàn bộ diện tích khung dây đồng, khi đó diện tích bề mặt nước xà phòng là lớn nhất.

Nếu vòng dây chỉ tăng diện tích lên thì phần diện tích còn lại của màng nước xà phòng giảm đi.

Khi vòng dây chỉ có dạng hình tròn-diện tích của nó lớn nhất-thì phần diện tích còn lại của màng xà phòng là nhỏ nhất.

Lực căng bề mặt tác dụng lên vòng dây chỉ có chiều sao cho vòng dây chỉ hình tròn, tương ứng mà màng xà phòng co lại để giảm diện tích tới mức nhỏ nhất.

Giải câu 2: Từ kết quả thí nghiệm theo hình 37.3...

Từ kết quả thí nghiệm theo hình 37.3, hãy tính:

Tổng các lực căng bề mặt của nước tác dụng lên chiếc vòng V: F_c = F - P.

Tổng chu vi ngoài và chu vi trong của chiếc vòng V: L = π( D+d )

Giá trị hệ số căng bề mặt của nước: σ =$\frac{F_{c}}{\pi \left ( D +d \right )}$

Để bứt vòng ra khỏi mặt chất lỏng:

F ≥ P + f ⇒ F _min = P + f  (1). Với f = f₁ + f₂    (2)

Trong đó: f₁ = σl₁ = σπd                                  (3)

                f₂ = σl₂ = σπD                                 (4)

Trong đó: d, D đường kính trong và ngoài của vòng nhôm.

Hệ số căng bề mặt của chất lỏng :

σ=$\frac{F_{min}-P}{\pi \left ( D + d \right )}$

Giải câu 3: Hãy quan sát xem mặt bản nào bị dính...

Hãy quan sát xem mặt bản nào bị dính ước nước? Mặt bản nào không bị dính ướt nước?

Bản thủy tinh không phủ lớp nilon bị nước làm dính ướt.

Bản thủy tinh có phủ lớp nilon không bị nước làm dính ướt.

Giải câu 4: Hãy so sánh mức nước trong các...

Hãy so sánh mức nước trong các ống thủy tinh với nhau và với bề mặt của nước ở bên ngoài các ống.

Ống có đường kính trong càng nhỏ thì mực nước trong ống càng dâng cao hơn so với bề mặt của nước ở bên ngoài ống

Hướng dẫn câu hỏi cuối bài

Giải câu 1: Mô tả hiện tượng căng bề mặt của...

Mô tả hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng. Nói rõ phương, chiều của lực căng bề mặt.

- Mô tả hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng:

• Nhúng một khung dây có buộc một vòng dây chỉ hình dang bất kì vào nước xà phòng. Sau đó, nhấc nhẹ khung dây đồng ra ngoài để tạo thành một màng xà phòng phủ kín mặt khung dây. Chọc thủng phần màng xà phòng bên trong vòng dây chỉ.

- Hiện tượng :

• Bề mặt phần màng xà phòng còn đọng trên khung dây có tính chất giống như một màng đàn hồi đang bị kéo căng, nó luôn có xu hướng tự co lại để giảm diện tích tới mức nhỏ nhất có thể.

- Phương, chiều, độ lớn lực căng :

• Phương : Vuông góc với đoạn đường trên bề mặt , tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng.
• Chiều : Có chiều sao cho làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng.
• Độ lớn: f = δ với δ: hệ số căng bề mặt (N/m)
• Giá trị của δ phụ thuộc nhiệt độ: δ giảm khi nhiệt độ tăng.

Giải câu 2: Trình bày thí nghiệm xác định hệ số...

Trình bày thí nghiệm xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng theo phương pháp kéo vòng kim loại bứt ra khỏi bề mặt của chất lỏng đó.

Kéo vòng nhôm bứt ra khỏi bề mặt của chất lỏng cần đo hệ số căng bề mặt. Dùng lực kết và thước kẹp đo:

+ Trọng lượng P của vòng nhôm; lực kéo F vừa đủ để bứt vòng khỏi mặt chất lỏng. Tính lực căng bề mặt : F_C= F – P mà F_c = f₁ + f₂      (1)

f₁ = σl₁ = σπd                                    (2)

f₂ = σl₂ = σπD                                   (3)

+ Đo đường kính vòng ngoài và vòng trong của vòng, rồi tính tổng chu vi :

L = π( D+ d ) (4) (D và d là đường kính vòng ngoài và vòng trong).

Từ (1) (2) (3) (4). Giá trị hệ số căng bề mặt của chất lỏng được tính :

σ=$\frac{F_{c}}{\pi \left ( D + d \right )}$

Giải câu 3: Viết công thức xác định độ lớn của...

Viết công thức xác định độ lớn của lực căng bề mặt của chất lỏng. Hệ số căng bề mặt phụ thuộc những yếu tố nào của chất lỏng?

Lực căng bề mặt chất lỏng có:

Độ lớn: f = σl

Với σ hệ số căng bề mặt (N/m)

Giá trị của σ phụ thuộc nhiệt độ: σ giảm khi nhiệt độ tăng.

Giải câu 4: Mô tả hiện tượng dính ướt và hiện...

Mô tả hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt chất lỏng. Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình chứa nó có hình dạng như thế nào khi thành bình dính ướt?

• Nhỏ giọt nước lên tấm thủy tinh ta thấy nước bị lan rộng ra làm ướt bề mặt tấm thủy tinh. Ta nói nước làm dính ướt thủy tinh, nhỏ giọt nước lên lá bèo, giọt nước co tròn, dẹt xuống do sức nặng . Ta nói nước không làm dính ướt lá bèo.
• Bề mặt của chất lỏng ở sát thành bình chứa nó có dạng mặt khum lõm khi thành bình bị dính ướt.

Giải câu 5: Mô tả hiện tượng mao dẫn...

Mô tả hiện tượng mao dẫn

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

Giải câu 6: Câu nào dưới đây là không đúng khi...

Câu nào dưới đây là không đúng khi nói về lực căng bề mặt của chất lỏng?

A. Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt của chất lỏng.

B. Lực căng bề mặt luôn có phương vuông góc với bề mặt chất lỏng.

C. Lực căng bề mặt có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng.

D. Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng có độ lớn f tỉ lệ với độ dài l của đoạn đường đó.

Chọn B vì Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó.

Giải câu 7: Tại sao chiếc kim khâu có thể nổi...

Tại sao chiếc kim khâu có thể nổi trên mặt nước khi đặt nằm ngang?

A. Vì chiếc kim không bị dính ướt nước.

B. Vì khối lượng riêng của chiếc kim nhỏ hơn khối lượng riêng của nước.

C. Vì trọng lượng của chiếc kim đè lên mặt nước khi nằm ngang không thắng nổi lực đẩy Ác - si - mét.

D. Vì trọng lượng của chiếc kim đè lên mặt nước khi nằm ngang không thắng nổi lực căng bề mặt của nước tác dụng lên nó.

Chọn D.

Giải câu 8: Câu nào dưới đây là không đúng khi...

Câu nào dưới đây là không đúng khi nói về hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt của chất lỏng?

A. Vì thủy tinh bị nước dính ướt, nên giọt nước nhỏ trên mặt bản thủy tinh lan rộng thành một hình có dạng bất kì.

B. Vì thủy tinh bị nước dính ướt, nên bề mặt của nước ở sát thành bình thủy tinh có dạng mặt khum lõm.

C. Vì thủy tinh không bị thủy ngân dính ướt, nên giọt thủy ngân nhỏ trên mặt bản thủy tinh vo tròn lại và bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực.

D. Vì thủy tinh không bị thủy ngân dính ướt,nên bề mặt của thủy ngân ở sát thành bình thủy tinh có dạng mặt khum lõm.

Chọn D.

Giải câu 9: Tại sao nước mưa không lọt được...

Tại sao nước mưa không lọt được qua các lỗ nhỏ trên tấm vải bạt?

A. Vì vải bạt bị dính ướt nước.

B. Vì vải bạt không bị dính ướt nước.

C. Vì lực căng bề mặt của nước ngăn cản không cho nước lọt qua các lỗ nhỏ của tấm bạt.

D. Vì hiện tượng mao dẫn ngăn cản không cho nước lọt qua các lỗ trên tấm bạt.

Chọn C . Vì lực căng bề mặt của nước ngăn cản không cho nước lọt qua các lỗ nhỏ của tấm bạt

Giải câu 10: Tại sao giọt dầu lại có dạng khối cầu...

Tại sao giọt dầu lại có dạng khối cầu nằm lơ lửng trong dung dịch rượu có cùng khối lượng riêng với nó?

A. Vì hợp lực tác dụng lên giọt dầu bằng không, nên do hiện tượng căng bề mặt, làm cho diện tích bề mặt của giọt dầu co lại đến giá trị nhỏ nhất ứng với diện tích mặt cầu và nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.

B. Vì giọt dầu không chịu tác dụng của lực nào cả, nên do hiện tượng căng bề mặt, diện tích bề mặt giọt dầu co lại đến giá trị nhỏ nhất ứng với diện tích của mặt hình cầu và nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.

C. Vì giọt dầu không bị dung dịch rượu dính ướt, nên nó nằm lơ lửng trong dung dịch.

D. Vì lực căng bề mặt của dầu lớn hơn lực căng bề mặt của dung dịch rượu, nên nó nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.

Chọn A. Vì hợp lực tác dụng lên giọt dầu bằng không, nên do hiện tượng căng bề mặt, làm cho diện tích bề mặt của giọt dầu co lại đến giá trị nhỏ nhất ứng với diện tích mặt cầu và nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.

Giải câu 11: Một vòng xuyến có đường kính ngoài...

Một vòng xuyến có đường kính ngoài là 44mm và đường kính trong là 40 mm. Trọng lượng của vòng xuyến là 45mN. Lực bứt vòng xuyến này ra khỏi bề mặt của glixêrin ở 20⁰C là 64,3mN. Tính hệ số căng bề mặt của glixêrin ở nhiệt độ này.

Hệ số căng bề mặt có công thức:

σ=$\frac{F_{c}}{\pi \left ( D + d \right )}$

Trong đó: F_c = F - P ( đơn vị đổi về N )

Với: F = 64,3mN = 64,3.10^-3N.

        P = 45mN = 45.10^-3N.

⇒ F_c = F - P = 64,3.10^-3 - 45.10^-3 = 19,3.10^-3N.

Đường kính trong là: 40 mm. ⇒ d = 40 mm = 40.10^-3m. ( đơn vị đổi về m)

Đường kính ngoài là: 44 mm. ⇒ d = 44 mm = 44.10^-3m.

Vậy hệ số căng bề mặt của glixêrin ở nhiệt độ 20⁰C là:

σ=$\frac{F_{c}}{\pi \left ( D + d \right )}$=$\frac{19,3.10^{-3}}{\pi \left ( 40.10^{-3} + 44.10^{-3} \right )}$ = 0,073 N/m

Giải câu 12: Một màng xà phòng được căng trên...

Một màng xà phòng được căng trên bề mặt khung dây đồng mảnh hình chữ nhật treo thẳng đứng, đoạn dây đồng ab dài 50 mm và có thể trượt dễ dàng dọc theo chiều dài của khung (Hình 37.8). Tính trọng lượng P của đoạn dây ab để nó nằm cân bằng. Màng xà phòng có hệ số căng bề mặt σ = 0,040 N/m.

Đoạn dây ab nằm cân bằng khi trọng lượng của đoạn dây có độ lớn bằng lực căng bề mặt F_c của màng xà phòng tác dụng lên nó:

              P = F_c = 2σl = 0,040. 2.50.10^-3 = 0,004 N