毛巾能吸水背後的物理知識——毛細現象

2021-01-09 土哥愛釣魚

大家好,我是土哥!每天洗完澡的時候我們都會用毛巾擦乾身上的水,那麼小夥伴有沒有想過毛巾為什麼可以吸水。另外,我們經常看到荷葉上的的水珠是球形的,似乎水永遠都語法打溼荷葉。今天就帶大家來了解一下浸潤、不浸潤和毛細現象。

分子的作用力

中學的時候我們就了解過分子的作用力,作用距離的數量級非常的小,大概可以看一下圖。分子間的距離小於r0時,此時表現為斥力;當距離大於r0時,則表現為引力。但是超出一定範圍,就沒有作用力了,就好像一根鐵絲拉斷了一樣。其實斥力和引力是同時存在的,只不過哪個力大,表現為哪個力而已。

表面張力

在液體內部,分子間的距離為r0,處於一種平衡的狀態;但是在與空氣接觸的液面,其分子較為稀疏,此時分子間的間距就比較大,分子力表現為吸引力。這個就成為液體的表面張力。小編給大家舉個例子。

圖中的圓框中間有條小繩子,繩子兩邊都有肥皂膜,當兩邊都存在肥皂膜時,繩子可以任意性狀。當我們擦其中的一個戳破時,能看到中間的繩子被拉到了另一邊,這就是表面張力使液面具有收縮的作用。其作用力的表達式為F=σL,其中的σ為張力係數,L為界面長度(繩子兩端的距離)。由於肥皂泡是雙面的,這樣的張力F=2σL。

1浸潤

不知道小夥伴有沒發現當我們把一滴水滴到玻璃片上時,它周圍的水會附著在玻璃板上,而中間回鼓起。這是因為周圍的分子比較密集,表現為排斥力,有種想把水往外排,使的水的表面積擴大的現象。這樣我們就稱為浸潤。但是由於表面張力作用,又會把它收縮起來,使得中間鼓起,當它達到平衡時形才會成了這個樣子。

我們將一個玻璃管插入水面,由於水能浸潤玻璃,能發現玻璃管的水面會上升的,但是玻璃管插到水銀中,液面就會下降。那麼為什麼會這樣呢?我們接著往下看。

2不浸潤

如果我們讓水滴在石蠟或者荷葉上,此時就會發現,水滴不像滴在玻璃片那樣,而是收縮成一個小水珠,跟個球一樣。在太空中的話,能看到他它收縮成一個正球,但是由於重力的影響,它會稍微扁一些。水滴與石蠟接觸的地方分子稀疏,導致分子表現為引力,最後會收縮成一個小球。所以水它不浸潤石蠟。在荷葉上也有生物蠟,因此水在荷葉上會行成一個小球。玻璃管插到水銀中液面會下降也是因為不浸潤。

毛細現象

浸潤液體在細管中上升,以及不浸潤液體在細管中下降的現象成為毛細現象。它是液體表面對固體表面的吸引力。回到最初的問題——為什麼毛巾可以吸水?是因為水是可以浸潤毛巾的,毛巾中有很多的小縫隙,就相當於有很多的玻璃管,水會往毛巾縫隙不短擴散,最後就我們看到的毛巾吸水的現象。

平時下雨的時候,為了避免鞋子被打溼,我們會試圖將一些蠟擦到鞋子上,這樣可以起到防水的效果,利用了水不浸潤石蠟的原理。另外,植物吸收輸送水分。以前用的油燈,通過一條繩子就可以輸送燃料,直到燒完。這些都是毛細現象的作用!

好了,今天的分享就到這裡,如果小夥伴還能想到生活中哪些毛細現象的例子,都可以在評論區留言。我是土哥,咱們下期見,拜拜!

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