Sức căng bề mặt và hiện tượng mao dẫn

Thí nghiệm ảo về sức căng bề mặt, mở rộng cho chủ đề Áp suất chất lỏng của Vật lí 10 (Chương trình GDPT 2018). Mặt chất lỏng kéo dọc theo chính nó với lực γ trên mỗi mét chiều dài. Trong ống mao dẫn bán kính r, chất lỏng dâng lên (nước, góc tiếp xúc θ < 90°) hoặc hạ xuống (thuỷ ngân, θ > 90°) một đoạn h = 2γcosθ/(ρgr) theo định luật Jurin. Mô hình tính γ của nước theo nhiệt độ (công thức IAPWS), chất tẩy rửa làm γ giảm tới nồng độ mixen tới hạn khoảng 8 mmol/L; bỏ qua thể tích mặt khum và lực đẩy lên kim. Ở màn Mao dẫn, di chuyển kính hiển vi di động bằng hai thang x, y (hoặc chạm vào hình cốc), đặt dây chữ thập lên hai mép trong của ống, lên đáy mặt khum và mặt thoáng, rồi bấm Ghi số đọc cho từng bước. Mỗi ống cho một dòng trong bảng với r, h, 1/r, r·h và γ = rhρg/(2cosθ); đồ thị h theo 1/r là đường thẳng qua gốc. Màn Giọt và bong bóng so sánh áp suất phụ Δp = 2γ/r với 4γ/r của bong bóng xà phòng; màn Kim nổi so trọng lượng kim thép với lực căng bề mặt lớn nhất 2γL. Ba nhiệm vụ tự kiểm: đo γ sai lệch không quá 3 %, chứng tỏ r·h không đổi ở ba ống, tìm đường kính lớn nhất của kim còn nổi. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao nước dâng cao hơn trong ống hẹp, còn thuỷ ngân lại hạ xuống? – Thêm chất tẩy rửa hoặc làm nóng nước thì độ dâng h thay đổi thế nào? Vì sao? – Vì sao áp suất phụ trong bong bóng xà phòng gấp đôi trong giọt nước cùng bán kính?