毛細現(xiàn)象 Capillarity
又稱:毛細作用(capillarity action)
定義:因表面張力存在而引起的與表面流動及液面平衡形狀有關(guān)的表面現(xiàn)象。如液滴或彎曲液面的形成,在毛細孔中液面上升或下降的現(xiàn)象等。
學(xué)科:化學(xué)_物理化學(xué)_膠體化學(xué)
相關(guān)名詞:表面張力 重力 表面能
【延伸閱讀】
墨水如果沾到衣服上,很快就會滲透浸入,這種液體主動流進狹窄空間的現(xiàn)象就是毛細現(xiàn)象。它有時能讓液體逆重力方向移動,比如利用毛細現(xiàn)象輸送墨水的記號筆,即使筆尖向上也可以寫出字來,而通過重力輸送墨水的圓珠筆,筆尖向上寫字時,墨跡則會逐漸變淡甚至沒有墨跡。
液體表面類似繃緊的橡皮膜,將類似吸管的細玻璃管(毛細管)立于液體中,玻璃管中的液位便會上升或下降。如果毛細管的液面是凹形的,液面就會對下面的液體施以拉力,如果液面是凸形的,液面就會對下面的液體施以壓力。浸潤液體(對玻璃來說,水是浸潤液體)在毛細管中的液面是凹形的,它對下面的液體施加拉力,使液體沿著管壁上升,當向上的拉力跟管內(nèi)液柱所受的重力相等時,液體的上升就停止而達到平衡。同樣的道理,不浸潤液體(對玻璃來說,汞是不浸潤液體)在毛細管內(nèi)下降,達到平衡時下降停止。在水中,玻璃管中上升的水位與玻璃管的半徑成反比。換句話說,當玻璃管的半徑減至1/2時,水面高度就會升高到2倍,而半徑減至1/3時,水面高度就會升高到3倍。
然而,即使玻璃管水面以上的高度小于相較半徑本應(yīng)上升到的液面高度,水也不會從玻璃管上方溢出。如果水能夠溢出,那就形成了源源不斷的水流,也就可以產(chǎn)生無限的能量,形成永動機??上聦嵅⒎侨绱?。毛細現(xiàn)象是由表面張力引起的。表面張力可以用“能量”來定義。物質(zhì)表面的分子能量(表面能)比其內(nèi)部的分子能量更高,狀態(tài)更不穩(wěn)定,這種能量差就是表面張力的本質(zhì)所在。所以,物質(zhì)會趨向減少整體的表面積而使自身變得更加穩(wěn)定(能量更低)。落在荷葉上的水滴會變成水珠,就是由于水滴為了變得更加穩(wěn)定,總要縮小其表面積的緣故。
相比空氣來說,玻璃的表面更喜歡跟水接觸,也就是說,玻璃與水的界面能量更低。于是,將水滴到玻璃上,水就像牢牢粘在玻璃上一樣薄薄地鋪展開來。為了更加穩(wěn)固,玻璃會選擇跟水緊密貼合在一起。即使將玻璃豎立起來,也會發(fā)生同樣的現(xiàn)象。
責任編輯:張鵬輝