Điều gì là Sức căng bề mặt?

Bạn đã từng tiến hành các thí nghiệm với nước chưa? Chắc chắn, bạn có thể uống nhiều cốc nước mỗi ngày. Bạn cũng sử dụng nó để làm sạch cơ thể bạn khi tắm hoặc vòi sen. Nhưng bạn đã biết rằng nước có một số tính chất khoa học thú vị chưa?

Ví dụ, bạn đã biết rằng các loài côn trùng nhỏ như bọ rùa có khả năng đi trên mặt nước? Bạn đã biết rằng, chỉ cần chạm nhẹ và giữ vững, bạn có thể làm nổi một cây kim trên mặt nước, mặc dù có mật độ lớn hơn so với nước?

Cả kim nổi và bọ rùa đi trên mặt nước đều có thể ghi nhận thành công đáng kinh ngạc của chúng vào đặc điểm chung của nước. Đặc điểm này là gì? Đó chính là sức căng bề mặt, tất nhiên!

Một nhà khoa học sẽ giải thích rằng sức căng bề mặt là một tính chất của bề mặt của một chất lỏng, chẳng hạn như nước, cho phép nó chống lại lực bên ngoài. Sức căng bề mặt là kết quả của các lực kết dính giữa các phân tử tương tự. Khi đo lường, sức căng bề mặt được biểu thị dưới dạng lực trên đơn vị độ dài.

Nhưng điều này có ý nghĩa gì? Bạn đã bao giờ chú ý thấy nước có xu hướng tạo thành giọt? Khi rửa xe gia đình, bạn có thể dễ dàng quan sát được giọt nước hình thành ở nhiều nơi khác nhau. Thay vì phân tán nhanh chóng, các phân tử nước có xu hướng bám vào nhau.

Tại sao điều này lại xảy ra? Các lực kết dính giữa các phân tử chất lỏng khiến chúng gắn kết với nhau hơn là với các loại phân tử khác, như những loại phân tử được tìm thấy trong xe hơi hoặc cốc hay không khí. Do đó, các phân tử của chất lỏng có xu hướng liên kết với nhau, tạo ra các hình dạng có diện tích bề mặt ít nhất có thể. Đây là lý do tại sao giọt nước và bong bóng có xu hướng có hình dạng cầu.

Do các lực kết dính giữa các phân tử chất lỏng khiến chúng chặt chẽ giữ chặt lấy nhau, điều gì đó thú vị xảy ra ở bề mặt của chất lỏng. Tại bề mặt, các phân tử chất lỏng chỉ có thể liên kết với các phân tử khác nằm bên cạnh và phía dưới chúng. Phía trên chúng chỉ có các phân tử không khí.

Tại bề mặt của một chất lỏng, các lực kết dính giữa các phân tử chất lỏng khiến các phân tử bề mặt bám chặt hơn vào các phân tử bên cạnh và phía dưới chúng, vì không có phân tử chất lỏng phía trên chúng. Điều này dẫn đến hiện tượng sức căng bề mặt, tạo ra một lực tương tự một màng co giãn trên bề mặt chất lỏng.

Do không có phân tử chất lỏng kéo từ phía trên, các phân tử ở bề mặt chất lỏng trải qua một lực kéo vào hoặc xuống từ các phân tử phía dưới và bên cạnh chúng. Lực kéo này làm cho các phân tử bề mặt co lại và chống lại việc bị căng hoặc bị vỡ. Nói cách khác, các phân tử bề mặt bị căng căng, đó là lý do tại sao sử dụng thuật ngữ sức căng bề mặt!

Nhờ sức căng bề mặt, bề mặt của một chất lỏng có hành vi giống như một màng mỏng, co giãn. Đây là lý do vì sao bọ rùa có thể đi trên mặt nước. Đó cũng là lý do tại sao bạn có thể làm nổi một cây kim trên mặt nước. Vậy tại sao bạn không thể đi trên mặt nước?

Lực đủ lớn có thể vượt qua sức căng bề mặt. Côn trùng nặng hơn bọ rùa và vật thể lớn hơn kim có thể dễ dàng phá vỡ sức căng bề mặt, cho phép chúng xâm nhập và tách lớp trên cùng của các phân tử nước.

Nếu bạn không cẩn thận, bạn có thể vẫn cảm nhận được sức mạnh của hiện tượng căng bề mặt. Khi bạn nhảy vào một hồ bơi, bàn tay bạn tạo ra một lỗ trên bề mặt nước để bạn đi qua. Tuy nhiên, nếu bạn nhảy bụng, cơ thể bạn sẽ gặp một lực căng bề mặt mạnh hơn nhiều từ nước, dẫn đến cảm giác đau stinging mà bạn có thể đã từng cảm nhận trước đây!

Thử xem sao

Hãy chắc chắn thử các hoạt động sau với bạn bè hoặc thành viên trong gia đình:

  • Bạn có kẹp giấy, một cái chén nước và một khăn giấy không? Đó là tất cả những gì bạn cần để khám phá khái niệm căng bề mặt trong thí nghiệm thú vị Floating Paper Clips. Đừng quên chia sẻ những gì bạn đã học với bạn bè hoặc thành viên trong gia đình.
  • Bạn muốn thử nghiệm nhiều hơn nữa? Hãy lên mạng và xem Physics Girl thực hiện Bảy Thí Nghiệm Căng Bề Mặt. Bạn có thể thử những thí nghiệm nào ở nhà? Hãy nhớ hỏi bạn bè hoặc thành viên trong gia đình người lớn giúp đỡ trước khi bắt đầu. Chúc bạn có thú vị khi thử nghiệm với căng bề mặt!
  • Một trong những cách thưởng thức căng bề mặt thú vị nhất là tạo ra bong bóng khổng lồ! Nếu bạn thích chơi với bong bóng, đây là cơ hội của bạn để làm như vậy và đồng thời chứng minh nguyên lý căng bề mặt. Bạn sẽ cần một chút dung dịch bong bóng, mà bạn có thể dễ dàng tự làm tại nhà. Hãy xem các công thức Dung Dịch Bong Bóng này để có ý tưởng về cách tạo ra những bong bóng lớn nhất mà bạn từng thấy!

Nguồn cảm hứng

  • http://weirdsciencekids.com/Definitionsurfacetension.html
  • http://kidsactivitiesblog.com/12902/what-is-surface-tension
  • http://water.usgs.gov/edu/surface-tension.html
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *