Bơm điện thẩm kéo cả dòng chất lỏng bằng chuyển động của ion ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 11
Bơm điện thẩm dùng điện trường tác dụng lên các ion gần thành kênh, rồi sự tương tác của chúng với dung môi kéo cả dòng chất lỏng chuyển động. Cơ cấu có thể bơm mà không cần cánh quạt quay trong đường chất lỏng.
Một vùng rất mỏng làm nên khác biệt
Khi một số bề mặt rắn tiếp xúc với dung dịch, bề mặt có thể mang điện. Các ion trong dung dịch phân bố lại gần nó, hình thành vùng thường gọi là lớp điện kép.
Dung dịch xét trên quy mô lớn có thể gần trung hòa nhưng vùng sát thành không nhất thiết trung hòa tại từng vị trí. Vì vậy, câu “nước không mang điện nên điện trường không thể tạo dòng” bỏ qua cấu trúc ở mặt tiếp xúc.
Kéo ion rồi kéo dung môi
Điện trường đặt dọc kênh tác dụng lên phần điện tích có thể di chuyển. Các ion chuyển động trao đổi động lượng với chất lỏng qua tương tác nhớt, làm dung môi đi theo.
Trong cấu trúc xốp, nhiều đường nhỏ có thể cùng đóng góp vào lưu lượng. Điều kiện bề mặt, kích thước lỗ và thành phần dung dịch ảnh hưởng hiệu quả. Hướng dòng cũng không được suy từ một quy tắc “luôn về cực này” cho mọi vật liệu và dung dịch.
Đừng nhầm ba tên gần nhau
Điện di quan tâm chuyển động của hạt mang điện tương đối với môi trường. Điện thẩm quan tâm chuyển động của chất lỏng liên quan lớp điện kép ở thành. Còn thẩm thấu quen thuộc là chuyển dung môi qua màng do khác biệt trạng thái dung dịch; không cần cùng cơ chế điện trường này.
Ví dụ, một hệ vi lưu có thể cần đưa lượng dung dịch nhỏ qua vùng đo. Bơm điện thẩm cung cấp một cách tạo dòng, còn việc tách các phân tử trong dòng là một nhiệm vụ khác, dù cả hai có thể cùng dùng điện.
Hiểu lầm: không có bộ phận cơ khí chuyển động nghĩa là bơm không tiêu thụ năng lượng. Nguồn điện vẫn cấp năng lượng; dòng điện, phát nhiệt, phản ứng ở điện cực và áp suất ngược đều có thể giới hạn hệ.
Ghi nhớ: bề mặt tạo lớp điện kép, điện trường kéo điện tích linh động, tương tác nhớt truyền chuyển động sang dung môi.
Đọc thêm
- Điện áp có thể làm giọt nước đổi độ trải trên một bề mặt ra sao?
- Vì sao nước có thể lan và leo lên trong khăn giấy?