CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG
14 câu hỏi
Màng xà phòng tạo ra trên khung dây thép hình chữ nhật có cạnh MN bằng 10cm di chuyển được. Cần thực hiện công bao nhiêu để kéo cạnh MN di chuyển 5cm để làm tăng diện tích màn xà phòng? σ=0,04N/m
Áp dụng công thức
A = Fc, s = 2.σ.L.s=2.0,04.0,1.0,05 = 4.10-4 ( J )
Cho rượu vào ống nhỏ giọt, đường kính miệng miệng ống 2mm, khối lượng của mỗi giọt rượu là 0,0151g. Lấy g = 10m/s2. Suất căng mặt ngoài của rượu là?
Trọng lượng của giọt rượu bằng lực căng bề mặt:
Fc = P = m.g = 1,51.10-4 N
Mà Fc=σ.l=σ.π.d⇒σ=Fcπ.d=1,51.10−43,14.2.10−3= 24,04.10-3 N/m
Một đơn thuốc có ghi: Mỗi ngày uống hai lần, mỗi lần 15 giọt. Tính khối lượng thuốc uống mỗi ngày. Biết suất căng mặt ngoài của thuốc là 8,5.10-2N/m, ống nhỏ giọt có đường kính 2mm. Cho g = 10m/s2
Ta coi rằng khi giọt thuốc rơi, trọng lượng giọt thuốc đúng bằng lực căng mặt ngoài tác dụng lên đường tròn giới hạn ở miệng ống ⇒P=Fσ⇒mg=πdσ
Vậy khối lượng một giọt nước là: m1=πdσg=3,14.8,5.10−2.2.1010m1=53,38.10−3(kg)
Khối lượng thuốc uống mỗi ngày là: m=30.m1=1,60.10−2kg=16g
Để xác định hệ số căng bề mặt của nước, người ta dùng ống nhỏ giọt mà đầu dưới của ống có đường kính trong 2mm. Khối lượng 40 giọt nước nhỏ xuống là 1,9g. Xác định hệ số căng bề mặt, coi trọng lượng giọt nước đúng bằng lực căng bề mặt lên giọt.
Khi giọt nước bắt đầu rơi ta coi trọng lượng giọt nước đúng bằng lực căng mặt ngoài tác dụng lên vòng tròn trong của ống.
Vậy ta có: P = F0 ⇒mg=πdσ⇒σ=mgπd
Khối lượng một giọt nước là m=1,940=0,0475g=0,0475.10−3kg
⇒σ=0,0475.10−3.103,14.2.10−3=0,4756,28=0,0756N/m
Cho 15,7g rượu vào ống nhỏ giọt, rượu chảy ra ngoài qua ống thành 1000 giọt. Suất căng mặt ngoài của rượu là 0,025 N/m. Tính đường kính miệng ống. Lấy g = 10m/s2
Khối lượng mỗi giọt rượu:
m=15,71000=0,0157g=1,57.10−5kg⇒Fc=P=m.g=1,57.10−5.10Fc=1,57.10−4NMà Fc=σ.l=σ.π.d⇒d=Fcσ.π⇒d=2.10−3m
Nước từ trong một pipette chảy ra ngoài thành từng giọt, đường kính đầu mút pipette bằng 0,4mm. Tính xem trong bao lâu thì 10cm3 nước chảy hết ra ngoài pipette? Biết rằng các giọt nước rới cách nhau 1 giây, suất căng mặt ngoài của nước bằng 7,3.10-2 N/m.
Sức căng mặt ngoài của nước tại đầu mút pipette:
F=σ.l=7,3.10−2π.4.10−4=91,6.10−6N
Trọng lượng mg của giọt nước bằng lực căng mặt ngoài:
Ta có: F=σ.l=7,3.10−2π.4.10−4=91,6.10−6N
Khối lượng của mỗi giọt nước là: m=9,16.10−6kg=9,16.10−3g.10cm3
nước có khối lượng 10g.
Vậy số giọt nước là: n=10m=109,16.10−3=1092 giọt
Thời gian rơi là t = 1092 giây.
Một vòng nhôm mỏng có đường kính ngoài và trong là 50mm và có trọng lượng 68.10-3N được treo vào một lực kế lò xo sao cho đáy của vòng nhôm tiếp xúc với mặt nước. Lực để kéo bứt vòng nhôm ra khỏi mặt nước bằng bao nhiêu? nếu biết hệ số căng bề mặt của nước là 72.10-3N.
Ta có Fc = F – P = σ.2.π.D⇒ F = P + σ.2.π.D = 0,0906N
Để xác định hệ số căng bề mặt của nước, người ta dùng ống nhỏ giọt mà đầu dưới của ống có đường kính trong 2mm. Biết khôi lượng 20 giọt nước nhỏ xuống là 0,95g. Xác định hệ số căng bề mặt, coi trọng lượng giọt nước đúng bằng lực căng bề mặt lên giọt nước.
Khối lượng mỗi giọt nước: m=0,95.10−320=4,75.10−5kg
Ta có : P = m.g = 4,75.10-4N
Mà P= Fc ⇒σ=Fcπ.d= 7,56.10-2 ( N/m )
Một vòng xuyến có đường kính trong là 4,5cm và đường kính ngoài là 5cm. Biết hệ số căng bề mặt ngoài của glyxêrin ở 200C là 65,2.10-3N/m. Tính lực bứt vòng xuyến này ra khỏi mặt thoáng của glyxêrin?
Ta có Fc=σ.l=σ.π.(d+D)=19,4.10−3N
Người ta thả một cọng rơm dài 8cm lên mặt nước và nhỏ vào một bên của cọng rơm dung dịch nước xà phòng. Cho rằng nước xà phòng chỉ lan ra bên này mà thôi. Choσ1=72,8.10−3N/m; σ2=40.10−3N/m
a, Cọng rơm sẽ chuyển động như thế nào? Tại sao?
b, Tính lực tác dụng lên cọng rơm?
a. Cọng rơm chịu tác dụng của hai lực căng mặt ngoài tác dụng ở hai phía.
- Nước tác dụng: F1=σ1l
- Dung dịch xà phòng F2=σ2l
- Hai lực này ngược chiều theo bài ra σ1>σ2nên F1>F2nên cọng rơm sẽ chuyển động về phía nước nguyên chất.
b. Hợp lực tác dụng lên cọng rơm: F=F1−F2=σ1l−σ2l=(σ1−σ2)l
Mà σ1=72,8.10−3N/m;σ2=40.10−3N/m;l=8.10−2m
⇒F=(72,8−40)10−3.8.10−2F=2,624.10−3(N)
Một quả cầu có mặt ngoài hoàn toàn không bị nước dính ướt. Tính lực căng mặt ngoài lớn nhất tác dụng lên quả cầu khi nó được đặt trên mặt nước. Quả cầu có khối lượng bao nhiêu thì không bị chìm. Biết bán kính quả cầu là 0,1mm. Suất căng mặt ngoài của nước là 0,073N/m.
Lực căng mặt ngoài tác dụng lên quả cầu: F=σ.l
F cực đại khi l=2πr (chu vi vòng tròn lớn nhất)
Vậy Fmax=2πr.σ=6,28.0,0001.0,073=0,000046N ⇒Fmax=46.10−6N
Quả cầu không bị chìm khi trọng lực P = mg của nó nhỏ hơn lực căng cực đại nếu bỏ qua sức đẩy Ac-si-met.
⇒mg≤Fmax⇒m≤Fmaxg=46.10−69,8=4,694.10−6(kg)⇒m≤4,694.10−3g
Nước dâng lên trong ống mao dẫn là 145mm, còn rượu thì dâng lên 55mm. Biết khối lượng riêng của rượu là 800kg/m3 và suất căng mặt ngoài của nước là 0,0775N/m. Tính suất căng mặt ngoài của rượu. Rượu và nước đều dính ướt hoàn toàn thành ống.
Ta có: h1=2σ1D1gr; h2=2σ2D2gr⇒h1h2=σ1σ2.D2D1⇒σ2=h2D2h1D1σ1
Với h1=146mm,h2=55mm,D1=103kg/m3,D2=800kg/m3
σ1=0,0775N/m⇒σ2=55.800.0,0775146.1000=0,0233N/m
Một ống mao dẫn dài hở hai đầu, đường kính trong 1,6mm, đổ đầy rượu và đặt thẳng đứng. Xác định độ cao của cột rượu còn lại trong ống. Biết khối lượng riêng của rượu 800kg/m3, suất căng mặt ngoài của rượu bằng 2,2.10-2N/m.
Ở đây nước trong ống chịu tác dụng lực căng mặt ngoài ở cả hai mặt: mặt trên và mặt dưới. Hai lực căng này cùng hướng lên trên và có độ lớn f=σl.
Lực căng mặt ngoài tổng cộng: F=2r=2σl
Trọng lượng cột nước trong ống: P=mg=ρVg=ρπd24.h.g
Điều kiện cân bằng của cột nước: P=F⇔h=8σρgd
⇒h=8σρgd=82,2.10−28.102.10.1,6.10−3=1.375.10−2m=1,375.10−2(m)
Nước từ trong một pipette chảy ra ngoài thành từng giọt, đường kính đầu ông là 0,5mm. Tính xem 10cm3 nước chảy hết ra ngoài thành bao nhiêu giọt? Biết rằng σ=7,3.10−2N/m.
Lực căng: Fc=σ.l=σ.π.d=114,6.10−6N
Mà F = P = m.g ⇒m=Fg=1,146.10−5kg
Số giọt nước: n=0,011,146.10−5=873 giot
