HIỆN TƯỢNG MAO DẪN
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
- Hiện tượng mức chất lỏng ở bên trong các ống có đường kính nhỏ luôn dâng cao hơn, hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn.
- Các ống trong đó xẩy ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn.
- Hệ số căng mặt ngoài σ càng lớn, đường kính trong của ống càng nhỏ mức chênh lệch chất lỏng trong ống và ngoài ống càng lớn.
- Lực : f = σ l.
Với σ là hệ số căng mặt ngoài, có đơn vị là N/m. Hệ số σ phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng : σ giảm khi nhiệt độ tăng.
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Câu 1: Trong một ống mao dẫn có đường kính hết sức nhỏ, nước có thể dâng cao lên 80mm, vậy với ống này thì rượu có thể dâng cao bao nhiêu ? Biết rượu: \(\rho =790kg/{{m}^{3}};\sigma =0,022N/m\); nước: \(\rho =1000kg/{{m}^{3}};\sigma =0,072N/m\)
Giải
Ta có:
\(\begin{array}{l}
\rho = {10^3}(Kg/{m^3});\\
{\sigma _1} = 0,072(N/m)\\
{h_2} = .?..;{\rho _2} = 790(kg/{m^3});\\
{\sigma _2} = 0,022(N/m)\\
{h_1} = \frac{4}{{gd}}.\frac{{{\sigma _1}}}{{{\rho _1}}};{h_2} = \frac{4}{{gd}}.\frac{{{\sigma _2}}}{{{\rho _2}}}\\
\Rightarrow \frac{{{h_2}}}{{{h_1}}} = \frac{{{\sigma _2}{\rho _1}}}{{{\sigma _1}{\rho _2}}}\\
\Rightarrow {h_2} = \frac{{{h_1}.{\sigma _2}.{\rho _1}}}{{{\sigma _1}.{\rho _2}}} = \frac{{{{80.0,022.10}^3}}}{{0,027.790}}
\end{array}\)
Câu 2: Một phong vũ biểu thủy ngân có đường kính trong là 2mm 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 ?
Giải
Ta có:
\(\begin{array}{l}
d = 2(mm) = {2.10^{ - 3}}m;\\
\sigma = 0,470(N/m);\\
\rho = 13600(kg/{m^3})
\end{array}\)
Độ hạ của cột Hg do hiện tượng mao dẫn gây ra :
\({h}'=\frac{4\sigma }{pgd}=\frac{4.0,47}{{{13600.9,8.2.10}^{-3}}}={{7.10}^{-3}}m=7(mm)\)
Áp suất thực của khí quyển:
h= 760 + h’ = 760 + 7 = 767
Câu 3: Tìm hệ số căng bề mặt của nước nếu ống mao dẫn có đường kính là 1,0 mm và mực nước trong ống dâng cao 32,6 mm
Giải
d= 1,0 (mm) = 10−3m; h=32,6 mm = 32,6.10−3 (m) ;ρ=103 (kg/m3)
\(\sigma =\frac{h\rho gd}{4}=\frac{{{32,6.10}^{-3}}{{.10}^{3}}{{.9,8.10}^{-3}}}{4}=0,08(N/m)\)
3. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1. Nhúng một ống mao dẫn có đường kính trong 1 mm vào trong chậu thủy ngân. Biết thủy ngân có hệ số căng mặt ngoài là 470.10-3N/m, khối lượng riêng là 13600kg/m3, lấy g = 10 m/s2. Thủy ngân dâng lên hay hạ xuống 1 đoạn gần đúng bằng bao nhiêu so với mực thủy ngân ngoài chậu?
A. Dâng lên 138 mm.
B. Dâng lên 13,8 mm.
C. Hạ xuống13,8 mm.
D. Hạ xuống 138 mm.
Câu 2. Nhúng một ống mao dẫn có đường kính trong là d1 vào trong chậu nước thì mực nước dâng lên trong ống là 3cm. Nếu nhúng ống có đường kính là d2 thì mực nước dâng lên là 2,4cm. Nếu nhúng ống có đường kính là d3 = 0,5d1 + 2d2 thì mực nước dâng lên là
A.1,14cm.
B. 7,20cm.
B. 2,70cm.
D. 1,00cm.
Câu 3. Ống mao dẫn có bán kính trong r nhúng vào nước và hai tấm kính song song hở cách nhau d nhúng vào rượu thì thấy độ cao của cột nước và rượu dâng lên cao bằng nhau. Cho khối lượng riêng của nước và rượu lần lượt là ρ1= 1000 kg/m3; ρ2= 800 kg/m3; hệ số căng mặt ngoài của nước và rượu lần lượt là σ1= 0,072 N/m; σ2= 0,022 N/m. Tỉ sốd/r bằng
A. 0,76.
B. 1,81.
C. 1,31.
D. 0,38.
Câu 4. Một ống mao dẫn khi nhúng vào trong nước thì cột nước trong ống dâng cao 80mm, khi nhúng vào trong rượu thì cột rượu dâng cao bao nhiêu? Biết khối lượng riêng và hệ số căng mặt ngoài của nước và rượu là r1 = 1000 kg/m3, s1 = 0,072 N/m và r2 = 790 kg/m3, s2 = 0,022 N/m.
A. 27,8 mm.
B. 30,9 mm.
C. 32,6 mm.
D. 40,1 mm.
ĐÁP ÁN
| Câu | 1 | 2 | 3 | 4 |
| ĐA | D | D | D | B |
---(Hết)---
Trên đây là toàn bộ nội dung Phương pháp giải bài tập về Hiện tượng mao dẫn môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Chúc các em học tốt!
