
毛细现象(Capillary Action)是液体在狭窄管道或孔隙中因表面张力与附着力作用产生的自发流动现象,其英文术语对应"Capillary Action"或"Capillarity"。该现象由英国科学家詹姆斯·居林(James Jurin)于1717年首次定量描述,其物理规律被总结为居林定律(Jurin's Law),公式表达为:
$$ h = frac{2gamma costheta}{rho g r} $$
其中$h$为液柱高度,$gamma$为液体表面张力,$theta$为接触角,$rho$为液体密度,$g$为重力加速度,$r$为毛细管半径。当液体与管壁的附着力大于其内聚力时(如玻璃管中的水),液体上升;反之则下降(如汞在玻璃管中)。
该现象在自然界和工程领域具有广泛运用:
根据《现代汉语词典》(第7版)与《牛津科技词典》双语对照,该术语定义具有跨语言一致性,中文强调"毛细"指代微观尺度效应,英文"capillary"源自拉丁语"capillus"(毛发),均突出其发生于细微通道的特性。
毛细现象是液体在细管(毛细管)中因表面张力与附着力的差异,导致液面自发上升或下降的物理现象。以下从定义、原理及应用三方面详细解释:
基本概念
当液体与固体接触时,若液体能浸润管壁(如玻璃管中的水),液面会上升;若不能浸润(如玻璃管中的水银),液面则下降。这种现象称为毛细现象,常见于直径小于1毫米的毛细管中。
直观表现
例如:细玻璃管插入水中,管内水面高于管外;插入水银中则低于管外液面。
作用机制
由液体表面张力与液固分子间作用力共同决定。浸润时,附着力>内聚力,液面呈凹形,液体上升;反之液面凸起,液体下降。
定量计算
液面上升或下降的高度可通过公式表示:
$$
h = frac{2gamma costheta}{rho g r}
$$
其中:
自然与生活
工业与科技
如航天器中的毛笔利用毛细现象在微重力环境下稳定供墨。
总结来看,毛细现象是微观分子力在宏观尺度上的体现,其规律可通过物理公式量化,并在多领域有重要应用。
八脚座不省人事嗔怒赤根驱虫草素达科斯塔氏综合征低频信标发火花电压概略地膈下脓肿公路安全法功率变换器公用存储器骨化进行性纤维蜂窝织炎婚约颊沟金银经纪人开庭地点空对地无线电频率狼蛛理性认识滤泡间细胞迈阿密前壁强制中断乔姆斯基层次结构杓状腺生成过程砷钨酸随机控制条件防御运动反应