Tại sao càng lên gần mặt nước thể tích bọt khí càng tăng?

TẠI SAO CÀNG LÊN GẦN MẶT NƯỚC THỂ TÍCH BỌT KHÍ LẠI CÀNG TĂNG?

Hằng ngày, khi rót nước vào ly hay thùng lớn, chúng ta thấy có các bọt khí như những quả bong bóng nhỏ li ti nổi lên từ đáy. Khi quan sát kỹ chúng ta sẽ thấy các bọt khí này dường như nở ra lớn hơn khi càng lên gần mặt nước. Tại sao lại như vậy? Các bạn hãy cùng congthucvatly.com giải thích nhé!

ÁP SUẤT CHẤT LỎNG TÁC DỤNG LÊN BỌT KHÍ

Chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương. Tại một nơi trên mặt tiếp xúc với chất lỏng, áp suất chất lỏng có phương vuông góc với mặt tiếp xúc tại nơi đó. Áp suất chất lỏng tại một điểm bất kì trong lòng chất lỏng là giá trị áp lực lên một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó.

Áp suất chất lỏng được xác định bởi công thức: p = d.h Trong đó: h là độ cao của cột chất lỏng tính từ điểm đang xét tới mặt thoáng chất lỏng (m) và d là trọng lượng riêng của chất lỏng ($N/m^3$).

Trên mặt nước, bọt khí chỉ chịu áp suất khí quyển ($p_{0 }= 1 atm$) thì ở dưới nước sâu nó phải chịu thêm áp suất chất lỏng. Khi đó, áp suất tác dụng lên bọt khí là $\mathit{p}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }{\mathit{p}}_{\mathbf{0}\mathbf{ }}\mathbf{+}\mathbf{ }\mathit{d}\mathbf{.}\mathit{h}$. Do đó, khi càng lên cao, trọng lượng riêng của nước không đổi, độ cao h càng giảm dẫn đến áp suất chất lỏng tác dụng lên bọt khí càng giảm. 

ĐỊNH LUẬT BOYLE MARIOTTE

Ta xét quá trình bọt khí nổi lên mặt nước với nhiệt độ không thay đổi. Theo định luật Boyle Mariotte, trong quá trình đẳng nhiệt của một khối lượng khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. $p ~ \frac{1}{V}hay pV = hằng số$.

Như vậy, ta có thể thấy là khi càng lên mặt nước, áp suất của bọt khí càng giảm thì thể tích của bọt khí lúc này sẽ tăng lên và dẫn đến kết quả là những bọt khí li ti này sẽ nở ra và lớn dần lên.

Sưu tầm và biên tập: Ngọc Hà.