[編輯本段]現象及解釋
當毛細管插入潤濕液體中時,管內的液位上升并高于管外。 當毛細管插入非潤濕液體中時,管內液位下降并低于管外。 毛巾吸水,地下水沿著土壤上升是毛細管現象。
如果將一滴水銀滴在干凈的玻璃板上,它會滾動而不會粘附在玻璃板上。 如果將干凈的玻璃板浸入水銀中然后取出,水銀就不會粘附在玻璃上。 該液體不會粘附在玻璃板上。 固體表面的這種現象稱為不潤濕。 對于玻璃來說,汞是一種不潤濕的液體。
將一滴水滴在干凈的玻璃上,它會粘附在玻璃板上形成一層薄薄的一層。 將一塊干凈的玻璃片浸入水中然后取出,玻璃表面會沾上一層水。 該液體粘附在固體表面上。 這種現象稱為潤濕。 對于玻璃來說,水是一種潤濕液體。
對一種固體潤濕的同一種液體,對另一種固體可能不潤濕。 水可以潤濕玻璃,但不能潤濕石蠟。 汞不能潤濕玻璃,但可以潤濕鋅。
將潤濕液放入容器中,例如玻璃燒杯中的水。 由于水浸濕了玻璃,靠近壁的液面向上彎曲(圖1B)。 將不潤濕的液體放入容器中,例如水銀。 在玻璃管中,由于汞不會潤濕玻璃,因此管壁附近的液體表面向下彎曲(圖 1A)。 在內徑較小的容器中,這種現象更為明顯,液面形成凹或凸的彎月面。 。
毛細管現象。 將幾根不同內徑的細玻璃管插入水中。 可以看到管子里的水面比容器里的水面高。 管內徑越小,內部水面越高。 當這些細玻璃管插入水銀時,所發生的現象正好相反。 管中的汞含量低于容器中的汞含量。 管的內徑越小,內部的汞含量越低。
潤濕液體在細管中上升和非潤濕液體在細管中下降的現象稱為毛細管現象。 能產生明顯毛細現象的管子稱為毛細管。
為什么液體在毛細管中會上升或下降? 我們已經知道液體表面就像一張拉伸的橡膠膜。 如果液體表面是彎曲的,它就會趨于平坦。 因此,凹形的液體表面對下面的液體施加拉力。 ,凸出的液體表面對下面的液體施加壓力。 毛細管內浸潤液的液面呈凹形。 它對下面的液體施加拉力,使液體沿管壁上升。 當向上的拉力與管內液柱一致時,施加在其上的重力相等時,管內液體停止上升并達到平衡。 同樣的分析也可以解釋非潤濕液體落入毛細管的現象。
自然界和日常生活中存在很多毛細管現象的例子。 植物莖中的導管是植物體內極其細小的毛細血管,可以從土壤中吸收水分。 磚塊吸水,毛巾吸汗,粉筆吸墨水。 毛細管現象。 這些物體上有許多小孔生活中毛細現象的例子,起到毛細血管的作用。
毛細管現象在某些情況下是有害的。 例如,建造房屋時,堅實的地基中有許多細小的毛細血管。 它們會吸收土壤中的水分,使房間潮濕。 建造房屋時,在地基上鋪設油氈。 ,是為了防止毛細現象引起的潮濕。
水沿毛細管上升的現象對農業生產影響很大。 土壤中有許多毛細血管,地下水常常沿著這些毛細血管上升到地面。 如果你想保存地下水,你應該鋤地里的土壤,使其松動并破壞它。 土壤表面的毛細血管減少水分蒸發。
[編輯本段]附加壓力
表面張力作用在液體球體上就好像增加了一個垂直于球體的壓力,稱為附加壓力。
對于液滴,附加壓力為2*表面張力系數/球形半徑。
對于肥皂泡等空心液體球體,附加壓力為4*表面張力系數/球體半徑。
[編輯本段]上升高度
在毛細管作用下,液體的高度上升和下降。 h的正負值表示增加或減少。
隨著潤濕液上升,接觸角變為銳角; 當非潤濕液體落下時,接觸角變成鈍角。
上升高度h=2*表面張力系數/(液體密度*重力加速度g*液面半徑R)。
上升高度h=2*表面張力系數*cos接觸角/(液體密度*重力加速度g*毛細管半徑r)。
毛細管現象和植物飲用水
毛細管現象在生物學中有著廣泛的應用,比如動物和植物中的毛細管、疏松土壤破壞土壤中的毛細管、減少地表水的蒸發等。本文通過一些毛細管現象實驗與植物的實驗進行比較,了解毛細管現象的意義。物理學和生物學的結合。
1、根、莖的毛細管現象
根是維管束植物體軸的地下部分,由胚根發育而來。 根系由主根和許多側根組成。 主要作用是固定植物體和支撐地上部分,并吸收土壤中的水分和水中溶解的無機養分。 它還具有運輸、儲存和合成某些有機物質的功能,并能向外界分泌代謝物質。 根尖表皮細胞突出的毛稱為根毛,是根部吸收水分和無機鹽的主要部分。
由于根的上述功能,在教植物喝水時,一般采用帶根的鳳仙花進行飲水實驗; 將鳳仙花插入盛有紅墨水的水杯中,水面滴上植物油,杯口處用棉花堵住,減少蒸發。 靜置十多個小時后,首先觀察液面的下降情況。 為了說明液位下降是由于植物飲水所致,可以進行對照實驗。 幾個杯子盛有等量的水,將等量的植物油滴到水面上,用棉花塞住瓶口。 等同樣長的時間后,插入一只鳳凰。 仙花瓶中的水位下降得更加明顯。 還可以觀察鳳仙花的葉子和莖,剪開或剝去表??皮,可以看到紅色的墨水已經沿著莖的表皮升起。 后者只需要幾個小時。
其實如果直接用莖做實驗,也可以看到紅墨水上升的現象。 莖是維管束植物體軸的一部分,由胚胎發育而來。 其主要職能是指導和支持。 如果我們將蠶豆、油菜、大蔥、柳枝、松樹、菊花的莖插入紅水中,幾個小時后,可以觀察到莖表面下水的上升現象,還可以可見于花瓣和葉脈。 紅色的。
2.植物的蒸騰作用
植物可以通過根和莖輸送水分,主要是通過根壓、毛細管作用和蒸騰作用。 由于大氣壓相互抵消,所以應該不是主要原因。
蒸騰作用主要由葉片下表面的氣孔產生。 將密封的塑料袋綁在植物的葉子上。 在陽光的照射下,塑料袋內很快就會形成大量的水滴。 這種蒸發使植物不斷從根莖中輸送水分。
觀察葉子下表皮的氣孔也是一項非常有趣的活動。 用蠶豆葉或蔥葉,用刀片在葉子背面淺淺地劃出一個小方塊物理資源網,然后用棍子剝去表皮,用酒精清洗(或用刀片刮)去除葉綠體,然后直接粘貼在載玻片上。 使用顯微鏡觀察毛孔。
葉子的氣孔早上開得較大,中午開得較小,以減少蒸發。 為了觀察氣孔,顯然選擇早上采摘的葉子。 證明這個結論也是一項有趣的研究活動。 在同一株植物(如蠶豆植物)上,在早上和中午采摘多片葉子,以獲得葉子的下表皮。 盡可能采用相同的處理方法,并在顯微鏡下觀察。 結果是早上的葉子有很多而且大的氣孔。 .
實驗過程中,為了比較莖中的毛細管現象和蒸騰作用的大小,進行了對照實驗:將切葉和未切葉的同一植物的莖插入同一瓶紅水中。 結果生活中毛細現象的例子,莖中有紅色的水上升,但不除去葉子的莖需要很長時間才能上升。
莖輸送水分的能力與蒸騰作用有關。 同時,葉子的氣孔可以進行蒸騰作用,蒸騰作用也通過葉子的毛細管現象輸送水分。
3、不同液體的毛細管現象
我們使用三種液體進行比較:皂液、精油和水。
使用學生自己拉伸的同一個尖口玻璃管,將其插入三種液體中。 上升的高度不同。 風油精上升到最低高度,其次是皂液。 風油精實驗時,只需將玻璃管尖端插入風油精瓶中即可。
同一種液體在不同溫度下有不同的毛細管現象。
在這些實驗中,毛細管上升高度的差異不是很明顯。 您必須先用便利貼或記號筆標記它,然后用尺子測量它。