
【化】 capillary constant
capillary
【化】 capillaries; capillary tube
【醫】 capillary; capillary tube; vasa capillare
constant; invariable
【計】 C
【化】 constant
【醫】 constant
【經】 constant
毛細管常數(capillary constant)是描述液體在毛細管中上升或下降高度的關鍵物理參數,其定義與液體的表面張力、密度及毛細管幾何特性相關。以下是基于物理化學原理的詳細解釋:
毛細管常數(通常記為 ( a ))由以下公式定義: $$ a = frac{2gamma}{rho g} $$ 其中:
該常數直接關聯毛細現象中液柱高度 (h) 與毛細管半徑 (r) 的關系: $$ h = frac{2gamma costheta}{rho g r} = frac{a costheta}{r} $$ 式中 (theta) 為液體與管壁的接觸角。當液體完全潤濕管壁((theta = 0^circ))時,公式簡化為 (h = a / r)。
中文術語 | 英文術語 |
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毛細管常數 | Capillary constant |
表面張力 | Surface tension |
接觸角 | Contact angle |
毛細上升高度 | Capillary rise height |
潤濕性 | Wettability |
用于計算地下水在土壤孔隙中的毛細上升高度,影響農業灌溉與植物吸水。
在芯片實驗室(Lab-on-a-chip)設計中,控制微通道内液體流動需精确計算毛細常數。
血液在醫用毛細管中的虹吸現象分析依賴該參數,如血細胞比容測定。
(系統闡述毛細現象的理論基礎,含公式推導)
(提供常見液體的毛細常數實測數據)
(第10章詳細讨論毛細作用的熱力學解釋)
若考慮動态過程(如液體黏度 (eta)),毛細流動速度 (v) 由Lucas-Washburn方程描述: $$ h(t) = sqrt{frac{gamma r costheta}{2eta}} cdot sqrt{t} $$ 表明液柱高度與時間平方根成正比,進一步擴展了毛細管常數的應用場景。
毛細管常數是流體力學和物理化學中與毛細現象或粘度測量相關的參數,其具體定義和計算方式因應用場景不同而有所差異。以下是兩種常見解釋:
在毛細管粘度計實驗中,該常數用于計算液體的運動粘度。根據哈根-泊肅葉定律,其基本關系式為: $$
u = K cdot t $$ 其中:
每個粘度計的$K$值由出廠校準确定,即使相同口徑的毛細管,其常數也可能不同。
在液體上升的毛細現象中,毛細常數定義為: $$ K = frac{r cdot h}{2} $$ 其中:
該常數與液體表面張力$gamma$、接觸角$theta$和密度$rho$相關,可通過公式: $$ K = frac{2gamma costheta}{rho g} $$ 推導得出($g$為重力加速度)。
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