Bài 40: Thực hành: Đo hệ số căng bề mặt của chất lỏng

* Hiện t ợng dính ớt, không dính ớt của chất lỏng H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM VÀ THỰC HÀNH NG D N TH NGHI M V TH C H NH ẪN THÍ NGHIỆM VÀ THỰC HÀNH Í NGHIỆM VÀ THỰC HÀNH ỆM VÀ THỰC HÀNH À THỰC

* Hiện t ợng dính ớt, không dính ớt của chất lỏng

H ƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM VÀ THỰC HÀNH NG D N TH NGHI M V TH C H NH ẪN THÍ NGHIỆM VÀ THỰC HÀNH Í NGHIỆM VÀ THỰC HÀNH ỆM VÀ THỰC HÀNH À THỰC HÀNH ỰC HÀNH À THỰC HÀNH :

Kh o sát các hiện t ợng mặt ngoài của chất lỏng ảo sát các hiện tượng mặt ngoài của chất lỏng

Chương trỡnh lớp 10

* Đo hệ số căng bề mặt của chất lỏng

* Khảo sát hiện t ợng căng mặt ngoài của chất lỏng

* Quan sát hiện t ợng mao dẫn.

Kh o sát các hiện t ợng mặt ngoài của chất lỏng ảo sát các hiện tượng mặt ngoài của chất lỏng

II Trình tự thí nghiệm

1 Khảo sát sự dính ớt và không dính ớt

a Lau sạch bản thuỷ tinh Nhỏ một giọt n ớc lên mặt bản thuỷ tinh Quan sát thấy gịot n ớc chảy lan ra và bám dính vào mặt bản Dốc nghiêng bản thuỷ tinh, giọt n ớc vẫn bám dính vào mặt bản, không bị lăn và rơi xuống phía d ới

b Làm thí nghiệm t ơng tự nh trên đối với mặt bản nhựa phẳng,

mặt bản nhôm phẳng để trần hoặc mặt bản nhôm có dán lớp nilông mỏng Quan sát xem mặt bản nào bị n ớc dính ớt ? mặt bản nào

không bị n ớc dính ớt ?

Chú ý : Mặt bản nào không dính ớt n ớc thì giọt n ớc giỏ xuống mặt

của nó sẽ vo tròn lại và bị dẹt xuống (do tác dụng của trọng lực),

đồng thời khi dốc nghiêng mặt bản thì giọt n ớc sẽ lăn xuống phía d ới

a Pha xà phòng (nên dùng loại xà phòng n ớc gội đầu) vào n ớc sạch

đựng trong cốc nhựa để đ ợc dung dịch xà phòng

b Cầm cán nhựa của khung dây đồng và nhúng ngập khung dây vào dung dịch xà phòng Sau đó nhấc nhẹ khung dây đồng ra khỏi dung dịch xà phòng Quan sát thấy mặt vòng dây đồng và vòng dây chỉ nằm trong nó đều bị phủ kín bởi màng mỏng dung dịch xà phòng, đồng thời vòng dây chỉ khi đó có hình dạng bất kì

c Dùng đầu chiếc đũa hoặc chiếc que tre chọc nhẹ vào phần màng

xà phòng nằm trong vòng dây chỉ Ngay khi phần màng xà phòng này bị thủng, vòng dây chỉ sẽ bị các lực căng của phần màng xà phòng còn đọng lại trên khung dây đồng kéo nó căng đều về mọi phia và tạo thành một vòng tròn Vì hình tròn có diện tích lớn nhất trong số các hình có cùng chu vi với nó nên ta suy ra phần màng xà phòng còn đọng lại trên mặt khung dây đồng có diện tích nhỏ nhất

1.Kh¶o s¸t hiÖn t îng c¨ng mÆt ngoµi :

Quan s¸t hiÖn t îng

mao dÉn

Đo hệ số căng bề mặt của chất lỏng

Vòng kim loại (nhôm) có dây treo.

Hai cốc nhựa A, B đựng n ớc, nối thông nhau bằng một ống cao su Silicon

Th ớc kẹp 0-150mm, độ chia nhỏ nhất 0.1 mm, hoặc 0,05 ; 0,02 mm

Giá treo lực kế

Đo lực căng và hệ số căng bề mặt

bằng lực kế nhạy.

LK

V A

chonmặt thoáng của chất lỏng

có khuynh h ớng co lại đến diện

tích nhỏ nhất Chúng đ ợc gọi là

những lực căng bề mặt (hay

còn gọi là lực căng mặt ngoài)

của chất lỏng

chiếc vòng

dây treo

f f

màng n ớc

III Cơ sở lý thuyết

Phươngưphápưđoưlựcưcăngưbềưmặtư

vàưhệưsốưưcăngưbềưmặtư:

Mặt thoáng của chất lỏng luôn có

các lực căng, theo ph ơng tiếp tuyến

bề mặt Trong bài này ta dùng một

lực kế nhạy (loại 0,1N), treo một

chiếc vòng bằng nhôm có tính dính

ớt hoàn toàn đối với chất lỏng cần

đo

Nhúng đáy vòng chạm vào mặt chất lỏng, rồi kéo lên mặt thoáng Khi

đáy vòng vừa đ ợc nâng lên trên mặt thoáng, nó không bị bứt ngay ra khỏi chất lỏng : một màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi

ngoài và chu vi trong của vòng, có khuynh h ớng kéo vòng vào chất lỏng Lực Fc do màng chất lỏng tác dụng vào vòng đúng bằng tổng lực căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi

trong của vòng Do vòng bị chất lỏng dính ớt hoàn toàn, nên khi kéo vòng lên khỏi mặt thoáng và có một màng chất lỏng căng giữa đáy vòng và mặt thoáng, thì lực căng Fc có cùng ph ơng chiều với trọng lực P của vòng Giá trị lực F đo đ ợc trên lực kế bằng tổng của hai lực này : F = Fc + P

Đo P và F ta xác định đ ợc lực căng bề mặt Fc tác dụng lên vòng

Giá trị lực căng bề mặt tác dụng lên một

đơn vị dài của chu vi gọi là hệ số căng bề

mặt  của chất lỏng Gọi L 1 là chu vi ngoài

và L 2 là chu vi trong của chiếc vòng, ta tính

đ ợc hệ số căng bề mặt của chất lỏng ở

nhiệt độ nghiên cứu :

ở đây D và d là đ ờng kính ngoài

và đ ờng kính trong của vòng

IV Giới thiệu dụng cụ đo.

*Chiếc vòng kim loại ( nhôm ) dùng trong thí nghiệm này là loại vật rắn có tính dính ớt hoàn toàn đối với chất lỏng cần nghiên cứu (n ớc)

Tr ớc khi đo cần lau sạch các chất bẩn bám vào mặt vòng, để có kết quả đo chính xác

* Th ớc kẹp dùng đo chu vi ngoài và chu vi trong của chiếc vòng

V Trình tự thí nghiệm

A - Đo lực căng Fc

1.Lau sạch chiếc vòng bằng giấy mềm Móc dây treo vòng vào lực

kế 0,1N, rồi treo lực kế vào thanh ngang của giá đỡ để đo trọng l ợng

P của chiếc vòng Lặp lại phép đo P thêm 4 lần và ghi các giá trị đo đ

ợc vào bảng

2.Đặt hai cốc A, B có ống cao su nối thông nhau lên mặt bàn Đổ

chất lỏng cần đo hệ số căng mặt ngoài (n ớc cất, hoặc n ớc sạch) vào hai cốc, sao cho l ợng n ớc chiếm khoảng 50% dung tích mỗi cốc Đặt cốc A ngay d ới vòng nhôm đang treo trên lực kế Đặt cốc B lên mặt tấm đế của giá đỡ (mặt tấm đế cao hơn mặt bàn khoảng 30mm ) Sau khi mực n ớc trong hai cốc ngang bằng nhau, nới vít hãm khớp đa

năng để hạ lực kế xuống thấp dần sao cho mặt đáy của chiếc vòng nằm cách mặt n ớc khoảng 0,5cm Điều chỉnh dây treo vòng sao cho mặt đáy của vòng song song với mặt n ớc

3 Kéo nhẹ móc treo vật của lực kế để cho đáy vòng nhôm chạm đều vào mặt n ớc, rồi buông tay ra D ới tác dụng của lực dính ớt và lực

căng bề mặt, vòng nhôm bị màng n ớc bám quanh đáy vòng giữ lại

4.Hạ cốc B xuống mặt bàn để n ớc trong cốc A lại từ từ chảy sang cốc

B Quan sát vòng và lực kế, ta thấy đáy vòng nh bị "dính" vào mặt n

ớc, nên khi mặt n ớc trong cốc A hạ xuống thì vòng bị kéo xuống

theo, làm cho số chỉ trên lực kế tăng dần Cho đến khi bắt đầu xuất

hiện một màng chất lỏng bám quanh chu vi đáy vòng ở vị trí cao hơn mặt thoáng, thì số chỉ trên lực kế không tăng nữa, mặc dù mặt chất

lỏng tiếp tục hạ xuống và màng chất lỏng bám quanh vòng tiếp tục bị kéo dài ra, tr ớc khi nó bị dứt đứt Giá trị lực F chỉ trên lực kế ở thời

điểm ngay tr ớc khi màng lỏng bị đứt , đúng bằng tổng của trọng l ợng

P của vòng và độ lớn Fc của lực căng bề mặt chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi trong của vòng Ghi giá trị của lực F vào bảng

5 Đặt lại cốc B lên mặt tấm đế và lặp lại thêm 4 lần các b ớc 3 và 4 Ghi các giá trị lực F đo đ ợc vào bảng

B- Đo đ ờng kính ngoài và đ ờng kính trong của vòng.

1 Dùng th ớc kẹp đo 5 lần đ ờng kính ngoài D và đ ờng kính trong d của vòng, ghi vào bảng

Ghi chú : Trong tr ờng hợp đáy vòng đ ợc vát mỏng sao cho D  d thì

tổng chu vi vòng có thể xác định theo công thức L1+ L2  2D Nh vậy ta chỉ cần đo đ ờng kính ngoài D của chiếc vòng

2 Kết thúc thí nghiệm : Nhấc vòng ra khỏi lực kế, lau khô và cất

trong hộp nhựa sạch

Cấu tạo th ớc kẹp

T 0

§o hÖ sè c¨ng bÒ mÆt cña chÊt láng

B¸o c¸o thùc hµnh

Hä vµ tªn : Líp : Ngµy : Tªn bµi thùc hµnh :

Đé chia nhá nhÊt cña lùc kÕ : 0.001NLÇn ®o P

(N) (N)F Fc = F - P (N) F(N)c

12345

Gi¸ trÞ trung bình

Kết quả TH

Độ chia nhỏ nhất của th ớc kẹp : 0.05mm

Lần đo D

(mm) (mm) D (mm) D (mm) d 1

2345

Giá trị trung bỡnh

Kết quả TH



Viết kết qu của phép đo :ảo sát hiện tượng dính ướt,không dính ướt của chất  =  + =

(F’ là sai số dụng cụ của lực kế, lấy bằng một nửa độ

chia nhỏ nhất của lực kế )

(D’, d/ là sai số dụng cụ của th ớc kẹp, lấy bằng một độ chia nhỏ nhất của th ớc kẹp )