【每日科普】毛細現象

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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象就是毛細現象。它有時能讓液體逆重力方向移動，比如利用毛細現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原子筆，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）立於液體中，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於相較半徑本應上升到的液面高度，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，也就可以產生無限的能量，形成永動機。可惜事實並非如此。毛細現象是由表面張力引起的。表面張力可以用「能量」來定義。物質表面的分子能量（表面能）比其內部的分子能量更高，狀態更不穩定，這種能量差就是表面張力的本質所在。所以，物質會趨向減少整體的表面積而使自身變得更加穩定（能量更低）。落在荷葉上的水滴會變成水珠，就是由於水滴為了變得更加穩定，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。於是，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，也會發生同樣的現象。