Thế nào là sức căng bề mặt?

Từ khóa tìm kiếm: Hãy Trả Lời Em Tại Sao? – Tập 4 – Arkady Leokum

Tại sao cái kim hay lưỡi dao cạo lại có thể nổi trên mặt nước? Tại sao có một vài giống côn trùng có thể đi, chạy trên mặt nước? Tại sao bọt xà bông lại có thể tác động như thể nó được bao quanh bằng một màng mỏng cao su? Nếu không có hiện tượng gọi là sức căng bề mặt thì không thể giải thích những câu hỏi mà ta vừa nêu. Sở dĩ có cái tên gọi là sức căng bề mặt vì bất cứ chất lỏng nào dường như cũng bị căng ra như một miếng cao su mỏng căng ra để bít kín miệng của một cái ly chẳng hạn. Ta nên lưu ý: một mặt, chất lỏng muốn chiếm hết mặt phẳng mà nó có thể chiếm được; một mặt chất lỏng muốn co lại và mặt phẳng tối thiểu mà nó có thể chiếm được. Chính vì vừa muốn tối đa vừa muốn tối thiểu – kéo giãn ra và thu co lại – cho nên mặt phẳng chất lỏng bị “căng ra”.

Người ta cho rằng sự căng mặt phẳng của chất lỏng là do sức hút lẫn nhau giữa các phân tử chất lỏng đó. Những phân tử trên bề mặt chất lỏng bị kéo vào bên trong, bên dưới mạnh hơn là sức kéo ra ngoài. Chính vì vậy mà ở ngay phía dưới bề mặt chất lỏng thì có nhiều phân tử hơn ở phía trên. Những phân tử ở khoảng giữa cũng bị tác động tứ phía bởi những lực kéo đồng đẳng và nghịch chiều, do đó, triệt tiêu. Cho nên, có thể nói, sức co kéo không phát huy được tác dụng đối với các phân tử chất lỏng ở giữa.

Quan sát kỹ một giọt nước đang từ từ hình thành và rớt xuống ta thấy giọt nước từ từ “thõng” xuống nhưng chưa rớt vì sức căng bề mặt còn đủ mạnh để giữ nó lại. Nhưng khi có thêm nước, trọng lượng của giọt nước bị gia tăng cho đến khi vượt quá sức căng của bề mặt thì giọt nước sẽ bị tách ra và rớt xuống. Và trong quá trình rớt xuống giọt nước cũng có dạng hình cầu. Tại sao lại là hình cầu? Ấy, cũng lại do sức căng bề mặt, bởi vì hình cầu là hình nhỏ nhất có thể chứa được hết thể tích của giọt nước.

Một thí dụ khác nữa cho thấy sức căng bề mặt. đó là bạn lấy muỗng cà phê, từ từ đổ nước vào đó cho tới lúc bạn thấy bên mép cái muỗng, nước cong ra nhưng không rớt. Ấy, cũng lại là sức căng bề mặt!