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探究浸润与不浸润现象:液体在毛细管中的奇妙行为

更新时间:2024-06-18 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

这和渗透和非渗透有关。QQV物理好资源网(原物理ok网)

浸润QQV物理好资源网(原物理ok网)

液体慢慢渗入QQV物理好资源网(原物理ok网)

一滴水银放在干净的玻璃板上,可以在玻璃板上滚动而不粘附。如果将一片干净的玻璃放入水银中,然后取出,水银就不会粘附在玻璃上。这种现象称为不润湿。水银对玻璃来说是不润湿的液体。QQV物理好资源网(原物理ok网)

一滴水滴在干净的玻璃板上,会附着在玻璃板上形成薄薄的一层。如果把一块干净的玻璃放入水中,然后取出,玻璃表面就会覆盖一层水。这种现象称为润湿。对于玻璃来说毛细现象的例子和解释,水就是润湿液体。QQV物理好资源网(原物理ok网)

对于毛细现象:QQV物理好资源网(原物理ok网)

润湿液体(如水玻璃)在毛细管内上升,液面形成凹陷的弯月面毛细现象的例子和解释,液体粘附在管壁上;QQV物理好资源网(原物理ok网)

当非润湿性液体(如水银玻璃)在毛细管中下降时,液体表面会形成凸起的弯月面。液体不会粘附在管壁上,表面张力会使它凸起。QQV物理好资源网(原物理ok网)

毛细管现象QQV物理好资源网(原物理ok网)

现象与解释QQV物理好资源网(原物理ok网)

当毛细管插入润湿液体时,管内液面上升,高于管外。当毛细管插入非润湿液体时,管内液面下降,低于管外。毛巾吸水、地下水沿土壤上升等都是毛细现象。QQV物理好资源网(原物理ok网)

把一滴水银滴在一块干净的玻璃板上,水银可以滚动而不粘在玻璃板上。把一块干净的玻璃板浸入水银中再取出,玻璃不会粘在水银上。这种液体不粘在固体表面的现象叫不润湿。对于玻璃来说,水银是一种不润湿的液体。QQV物理好资源网(原物理ok网)

在干净的玻璃上滴一滴水,水会附着在玻璃板上形成薄薄的一层。把一块干净的玻璃浸入水中再取出,玻璃表面就会沾上一层水。这种液体附着在固体表面的现象叫做润湿。对于玻璃来说,水就是润湿液体。QQV物理好资源网(原物理ok网)

同一种液体可能对一种固体可润湿,但对另一种固体却不可润湿。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。QQV物理好资源网(原物理ok网)

当容器中放入润湿性液体时,例如玻璃烧杯中的水,由于水润湿了玻璃,因此靠近壁面的液面会向上弯曲(图 1B)。当容器中放入非润湿性液体时,例如玻璃管中的水银,由于水银不会润湿玻璃,因此靠近壁面的液面会向下弯曲(图 1A)。这种现象在内径较小的容器中更为明显,液面会形成凹面或凸面的弯月面。QQV物理好资源网(原物理ok网)

毛细现象:当把几根内径不同的细玻璃管插入水中时,可以看到管内的水位比容器内的高,管内径越小,里面的水位就越高。当把这些细玻璃管插入水银中时,出现的现象正好相反,管内的水银水平比容器内的水银水平低,管内径越小,里面的水银水平就越低。QQV物理好资源网(原物理ok网)

润湿性液体在毛细管内上升和非润湿性液体在毛细管内下降的现象称为毛细现象,能产生明显毛细现象的管子称为毛细管。QQV物理好资源网(原物理ok网)

液体为什么能在毛细管中上升或下降呢?我们已经知道,液体的表面就像一张绷紧的橡皮膜,如果液面是弯曲的,就会趋于平缓。因此,凹陷的液面对下方的液体产生拉力,凸起的液面对下方的液体产生压力。毛细管中润湿液体的液面是凹陷的,对下方的液体产生拉力,使液体沿管壁上升。当向上的拉力等于管内液柱的重力时,管内液体停止上升,达到平衡。同样的分析,也可以解释毛细管中非润湿液体下落的现象。QQV物理好资源网(原物理ok网)

自然界和日常生活中毛细现象的例子很多。植物茎内的导管是植物体内非常细小的毛细血管,可以从土壤中吸收水分。砖块吸水、毛巾吸汗、粉笔吸墨水都是常见的毛细现象。这些物体中有许多微小的通道,起到毛细血管的作用。QQV物理好资源网(原物理ok网)

在某些情况下,毛细现象是有害的。例如,在建造房屋时,压实的地基中有许多细小的毛细管,这些毛细管会从土壤中吸收水分,使房间潮湿。建造房屋时,在地基上铺上防水布,以防止毛细现象引起的潮湿。QQV物理好资源网(原物理ok网)

水分沿毛细管上升的现象对农业生产影响很大,土壤中毛细管很多,地下水常常顺着这些毛细管上升到地面,如果要保存地下水,就要在地面锄地,破坏土壤表面的毛细管,以减少水分蒸发。QQV物理好资源网(原物理ok网)

额外的压力QQV物理好资源网(原物理ok网)

表面张力对液体小球的作用好像是在球面上增加了一个垂直于球面的压力,这个压力叫附加压力。QQV物理好资源网(原物理ok网)

对于液滴来说,附加压力为2*表面张力系数/球体半径。QQV物理好资源网(原物理ok网)

对于肥皂泡之类的空心液体球体,附加压力为4*表面张力系数/球体半径。QQV物理好资源网(原物理ok网)

[编辑本段]上升高度QQV物理好资源网(原物理ok网)

液体在毛细作用下上升或下降的高度。h 的正值或负值表示上升或下降。QQV物理好资源网(原物理ok网)

当润湿液体上升时,接触角为锐角;当非润湿液体下降时,接触角为钝角。QQV物理好资源网(原物理ok网)

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)。QQV物理好资源网(原物理ok网)

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)。QQV物理好资源网(原物理ok网)

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