毛细现象
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毛細現象（又稱毛細管作用）是指液體在細管狀物體內側，由於內聚力與附著力的差異、克服地心引力而上升的現象。植物根部吸收的水分能夠經由莖內維管束上升，即是毛細現象最常見的例子。當液體和固體(管壁)之間的附著力大於液體本身內聚力時，就會產生毛細現象。液體在垂直的細管中時液面呈凹或凸狀、以及多孔材質物體能吸收液體皆為此現象所致。
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[编辑] 水的毛細現象
毛細管常被用來作為說明毛細現象，當垂直的細玻璃管底部置於液體中(例如水)時，管壁對水的附著力便會使液面四周稍比中央高出一些；直到液體內聚力已經無法克服其重量時，才會停止繼續上升。在毛細管中，液柱重量與管徑的平方成正比，但是液體與管壁的接觸面積只與管徑成正比；這使得較窄的毛細管吸水會比較寬的毛細管來得高。例如，一根管徑0.5毫米的玻璃細管，理論上能夠將水抬升2.8厘米，但實際觀察時其高度會略低些。
[编辑] 汞的毛細現象
在某些液體與固體的組合中，與毛細管吸水的狀況略為不同，例如細玻璃管與水銀(汞)，汞柱本身的原子內聚力大於汞柱與管壁之間的附著力，故汞柱液面中央會稍比四周凸起，這和毛細管吸水的狀況恰為相反。
[编辑] 毛細現象應用
- 在水文學中，毛細現象常用來解釋土壤對水的吸引力；在土壤中，水分會由較潮溼處移動到乾燥處，即是毛細現象所致。
- 毛細現象也是眼淚能夠自眼睛不斷流出的必要因素。
- 現今某些材質的運動衣料，會透過毛細現象吸汗。
- 化學家常利用毛細現象來進行薄板層析(薄板色譜分析)。
- 紙巾即是透過毛細現象吸收液體，其充滿細孔的材質使得液體能夠被紙巾吸收。
- 海綿有非常多的細小孔洞(相當於毛細管)，這使得海綿能夠吸收大量的液體。
- 蠟燭芯將蠟引到火附近。
[编辑] 公式
液柱上升高度是：
此處：
- γ = 表面張力
- θ = 接觸角
- ρ = 液體密度
- g = 重力加速度
- r = 細管半徑
當θ>90度，這表示彎液面為凸面；同時h<0，表示流體在毛細管下降，即汞在玻璃管的情況。
對於在海平面上，裝了水的玻璃管，
- γ = 0.0728 J m-2
- θ = 20°
- ρ = 1000 kg m-3
- g = 9.8 m s-2
液柱高度為：
.
根據此方程式，理論上在1m寬的管中，水可以上升0.014 mm（因此極不容易被察覺）；另外在1 cm寬的管中，水可以上升1.4 mm；而在半徑0.1 mm 的毛細管中，水可以上升14 cm。
[编辑] 推導
- 方法一：考慮表面張力的力
- 2πrγcosθ = ρghπr2
- 方法二：考慮流體內非常接近彎液面的點A和非常接近毛細管外表面的點B的壓力，按伯努利定律有：
- P0 − 2γ / R + ρgh = P0
其中R為彎液面的半徑，Rcosθ = r；P0為大氣壓力。
