[编辑本段]现象及解释
当毛细管插入润湿液体中时,管内的液位上升并高于管外。 当毛细管插入非润湿液体中时,管内液位下降并低于管外。 毛巾吸水,地下水沿着土壤上升是毛细管现象。
如果将一滴水银滴在干净的玻璃板上,它会滚动而不会粘附在玻璃板上。 如果将干净的玻璃板浸入水银中然后取出,水银就不会粘附在玻璃上。 该液体不会粘附在玻璃板上。 固体表面的这种现象称为不润湿。 对于玻璃来说,汞是一种不润湿的液体。
将一滴水滴在干净的玻璃上,它会粘附在玻璃板上形成一层薄薄的一层。 将一块干净的玻璃片浸入水中然后取出,玻璃表面会沾上一层水。 该液体粘附在固体表面上。 这种现象称为润湿。 对于玻璃来说,水是一种润湿液体。
对一种固体润湿的同一种液体,对另一种固体可能不润湿。 水可以润湿玻璃,但不能润湿石蜡。 汞不能润湿玻璃,但可以润湿锌。
将润湿液放入容器中,例如玻璃烧杯中的水。 由于水浸湿了玻璃,靠近壁的液面向上弯曲(图1B)。 将不润湿的液体放入容器中,例如水银。 在玻璃管中,由于汞不会润湿玻璃,因此管壁附近的液体表面向下弯曲(图 1A)。 在内径较小的容器中,这种现象更为明显,液面形成凹或凸的弯月面。 。
毛细管现象。 将几根不同内径的细玻璃管插入水中。 可以看到管子里的水面比容器里的水面高。 管内径越小,内部水面越高。 当这些细玻璃管插入水银时,所发生的现象正好相反。 管中的汞含量低于容器中的汞含量。 管的内径越小,内部的汞含量越低。
润湿液体在细管中上升和非润湿液体在细管中下降的现象称为毛细管现象。 能产生明显毛细现象的管子称为毛细管。
为什么液体在毛细管中会上升或下降? 我们已经知道液体表面就像一张拉伸的橡胶膜。 如果液体表面是弯曲的,它就会趋于平坦。 因此,凹形的液体表面对下面的液体施加拉力。 ,凸出的液体表面对下面的液体施加压力。 毛细管内浸润液的液面呈凹形。 它对下面的液体施加拉力,使液体沿管壁上升。 当向上的拉力与管内液柱一致时,施加在其上的重力相等时,管内液体停止上升并达到平衡。 同样的分析也可以解释非润湿液体落入毛细管的现象。
自然界和日常生活中存在很多毛细管现象的例子。 植物茎中的导管是植物体内极其细小的毛细血管,可以从土壤中吸收水分。 砖块吸水,毛巾吸汗,粉笔吸墨水。 毛细管现象。 这些物体上有许多小孔生活中毛细现象的例子,起到毛细血管的作用。
毛细管现象在某些情况下是有害的。 例如,建造房屋时,坚实的地基中有许多细小的毛细血管。 它们会吸收土壤中的水分,使房间潮湿。 建造房屋时,在地基上铺设油毡。 ,是为了防止毛细现象引起的潮湿。
水沿毛细管上升的现象对农业生产影响很大。 土壤中有许多毛细血管,地下水常常沿着这些毛细血管上升到地面。 如果你想保存地下水,你应该锄地里的土壤,使其松动并破坏它。 土壤表面的毛细血管减少水分蒸发。
[编辑本段]附加压力
表面张力作用在液体球体上就好像增加了一个垂直于球体的压力,称为附加压力。
对于液滴,附加压力为2*表面张力系数/球形半径。
对于肥皂泡等空心液体球体,附加压力为4*表面张力系数/球体半径。
[编辑本段]上升高度
在毛细管作用下,液体的高度上升和下降。 h的正负值表示增加或减少。
随着润湿液上升,接触角变为锐角; 当非润湿液体落下时,接触角变成钝角。
上升高度h=2*表面张力系数/(液体密度*重力加速度g*液面半径R)。
上升高度h=2*表面张力系数*cos接触角/(液体密度*重力加速度g*毛细管半径r)。
毛细管现象和植物饮用水
毛细管现象在生物学中有着广泛的应用,比如动物和植物中的毛细管、疏松土壤破坏土壤中的毛细管、减少地表水的蒸发等。本文通过一些毛细管现象实验与植物的实验进行比较,了解毛细管现象的意义。物理学和生物学的结合。
1、根、茎的毛细管现象
根是维管束植物体轴的地下部分,由胚根发育而来。 根系由主根和许多侧根组成。 主要作用是固定植物体和支撑地上部分,并吸收土壤中的水分和水中溶解的无机养分。 它还具有运输、储存和合成某些有机物质的功能,并能向外界分泌代谢物质。 根尖表皮细胞突出的毛称为根毛,是根部吸收水分和无机盐的主要部分。
由于根的上述功能,在教植物喝水时,一般采用带根的凤仙花进行饮水实验; 将凤仙花插入盛有红墨水的水杯中,水面滴上植物油,杯口处用棉花堵住,减少蒸发。 静置十多个小时后,首先观察液面的下降情况。 为了说明液位下降是由于植物饮水所致,可以进行对照实验。 几个杯子盛有等量的水,将等量的植物油滴到水面上,用棉花塞住瓶口。 等同样长的时间后,插入一只凤凰。 仙花瓶中的水位下降得更加明显。 还可以观察凤仙花的叶子和茎,剪开或剥去表皮,可以看到红色的墨水已经沿着茎的表皮升起。 后者只需要几个小时。
其实如果直接用茎做实验,也可以看到红墨水上升的现象。 茎是维管束植物体轴的一部分,由胚胎发育而来。 其主要职能是指导和支持。 如果我们将蚕豆、油菜、大葱、柳枝、松树、菊花的茎插入红水中,几个小时后,可以观察到茎表面下水的上升现象,还可以可见于花瓣和叶脉。 红色的。
2.植物的蒸腾作用
植物可以通过根和茎输送水分,主要是通过根压、毛细管作用和蒸腾作用。 由于大气压相互抵消,所以应该不是主要原因。
蒸腾作用主要由叶片下表面的气孔产生。 将密封的塑料袋绑在植物的叶子上。 在阳光的照射下,塑料袋内很快就会形成大量的水滴。 这种蒸发使植物不断从根茎中输送水分。
观察叶子下表皮的气孔也是一项非常有趣的活动。 用蚕豆叶或葱叶,用刀片在叶子背面浅浅地划出一个小方块物理资源网,然后用棍子剥去表皮,用酒精清洗(或用刀片刮)去除叶绿体,然后直接粘贴在载玻片上。 使用显微镜观察毛孔。
叶子的气孔早上开得较大,中午开得较小,以减少蒸发。 为了观察气孔,显然选择早上采摘的叶子。 证明这个结论也是一项有趣的研究活动。 在同一株植物(如蚕豆植物)上,在早上和中午采摘多片叶子,以获得叶子的下表皮。 尽可能采用相同的处理方法,并在显微镜下观察。 结果是早上的叶子有很多而且大的气孔。 .
实验过程中,为了比较茎中的毛细管现象和蒸腾作用的大小,进行了对照实验:将切叶和未切叶的同一植物的茎插入同一瓶红水中。 结果生活中毛细现象的例子,茎中有红色的水上升,但不除去叶子的茎需要很长时间才能上升。
茎输送水分的能力与蒸腾作用有关。 同时,叶子的气孔可以进行蒸腾作用,蒸腾作用也通过叶子的毛细管现象输送水分。
3、不同液体的毛细管现象
我们使用三种液体进行比较:皂液、精油和水。
使用学生自己拉伸的同一个尖口玻璃管,将其插入三种液体中。 上升的高度不同。 风油精上升到最低高度,其次是皂液。 风油精实验时,只需将玻璃管尖端插入风油精瓶中即可。
同一种液体在不同温度下有不同的毛细管现象。
在这些实验中,毛细管上升高度的差异不是很明显。 您必须先用便利贴或记号笔标记它,然后用尺子测量它。