Chương VII: Hiện tượng mao dẫn là gì? hiện tượng dính ướt
Chương VII: Hiện tượng căng bề mặt, lực căng bề mặt của chất lỏng
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.
Chương VII: Hiện tượng mao dẫn là gì? hiện tượng dính ướt
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
Thả một giọt nước vào bề mặt của vật liệu dính ướt (bề mặt vật liệu sẽ bị ướt), giọt nước sẽ bị lan rộng ra thành hình có dạng bất kỳ
Thả một giọt nước và bề mặt vật liệu không dính ướt (bề mặt vật liệu vẫn khô ráo), dưới tác dụng của lực căng bề mặt giọt nước sẽ co tròn lại và bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực.
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.