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6 五章毛细现象

6 五章毛细现象

第五章毛细现象与包气带水运动包气带是地表以下地下水位以上的那一部分,其中含有空气、水、固体介质,是一个固、液、气三相体系。

在这个体系中的水以毛细水量为最大。

饱水带中的重力水主要受重力和水压力的影响而运动,一般都遵守达西定律。

而包气带中的水,除受重力和水压力作用外,还受固体表面的吸引力和水、气界面的表面张力的共同作用。

因此,包气带水(主要是毛细水)的运动要比饱水带重力水运动复杂的多。

然而,包气正是将饱水带这一与人类用水关系最大的地带与大气圈、地表水圈、生物圈以及人类活动联系起来(或分隔开来)的一个环节。

所以,研究包气带水的运动问题,对于研究大气降水入渗、农田灌溉与排水以及地下水污染等有着重要的意义,成为现代水资源研究的一个重大课题。

一、毛细现象插入水中的细小玻璃管中,水上升到一定高度便会停下来,这是一种直观的毛细现象实验。

岩石空隙也会构成毛细管般的空隙,毛细现象也会发生。

毛细现象是一种发生在气、液、固三相界面上的一种自然现象。

毛细现象的实质是液体表面的表面张力。

表面张力—液体表面分子间相互吸引的力。

扬一捧水在空气中,水变成许多水珠;水撒在一个油光的平面上,它也变成水珠。

这是因为液体具有力图缩小其表面积以最小体积存在的特性,等量的水在所有体积形式中,以园球的体积为最小,故成水珠。

水珠表面的水分子之间拉的很紧,尤如包裹了一层拉紧的薄膜,必然要对内部液体产生一定的压强。

显然,表面张力( f )平行于液面,其大小与它作用的线段L长短成正比,写成表达式为:f = a · L a —张力系数(与液体性质有关)正是由于水珠的表面张力平行于液体表面(与液面相切的方向),所以对于水珠的一部分——弯液面来说,表面张力作用会对弯液面以内的液体产生一个压强,称为附加表面压强。

这种情形犹如装满水的气球,使气球内部的水多承受着除大气压以外的附加表面压强。

该附加表面压强总是指向弯液面曲率中心。

我们取水珠的一小部分讨论:对于向上凸(向下凹)的弯液面,要产生一个同样大气压一致的附加表面压强。

毛细现象

毛细现象

毛细现象什么是毛细现象众所周知,水能够沿着两端有开口的细管或细缝移动,包括上升或下降。

插入液体中的毛细管,管内外的液面会出现高度差。

当浸润管壁的液体在毛细管中上升〔即管内液面高于管外〕或当不浸润管壁的液体在毛细管中下降〔即管内液面低于管外〕,这种现象叫做“毛细现象”。

毛细管凡内径特别细的管子叫“毛细管”。

通常指的是内径等于或小于1毫米的细管,因管径有的细如毛发故称毛细管。

例如,水银温度计、钢笔尖部的狭缝、毛巾和吸墨纸纤维间的缝隙、土壤结构中的细隙以及植物的根、茎、叶的脉络等,都可认为是毛细管。

假如水倒在地板,桌垫等表面光滑的地方时,因为没有细缝,因此可不能发生毛细现象,然而假如水是倒在卫生纸,手帕,报纸等等表面有许多细缝的物体上,水就会沿着细缝上升或下降。

那么毛细现象具体有哪些表现呢?毛巾吸水、灯芯吸油、水彩在纸上散开、水沿著水泥墙上升、植物体內的水能够从根部上升到树梢、內衣会吸汗、毛巾能够吸水、水沿着两片玻璃间的细缝上升、咖啡沿著方糖上升、红色墨水能够沿著芹菜的茎向上移动,一部份浸在水中的砖块,一段時间后,整块砖块都湿了,以及白色的花浸在有顏色的液体中,一段時间后,花会被染色等等。

毛细现象产生缘故产生毛细现象缘故之一是由于附着层中分子的附着力与内聚力的作用,造成浸润或不浸润,因而使毛细管中的液面呈现弯月形。

缘故之二是由于存在表面张力,从而使弯曲液面产生附加压强。

由于弯月面的形成,使得沿液面切面方向作用的表面张力的合力,在凸弯月面处指向液体内部;在凹弯月面处指向液体外部。

由于合力的作用使弯月面下液体的压强发生了变化——对液体产生一个附加压强,凸弯月面下液体的压强大于水平液面下液体的压强,而凹弯月面下液体的压强小于水平液面下液体的压强。

依照在盛着同一液体的连通器中,同一高度处各点的压强都相等的道理,当毛细管里的液面是凹弯月面时,液体不断地上升,直到上升液柱的静压强抵消了附加压强为止;同样,当液面呈凸月面时,毛细管里的液体也将下降。

毛细现象原理

毛细现象原理

毛细现象原理
毛细现象是液体在细小管道或细小孔隙中展现出的特殊现象。

其主要原理可以归结为三个方面。

首先,韦达效应是毛细现象中的重要原理之一。

根据韦达效应,当液体在细小管道中流动时,由于管道壁与液体之间存在的内聚力,液体会在细小管道中上升,形成上升的现象。

这种上升现象正好可以解释毛细管液体的升高。

其次,液体的自重和压强差也是毛细现象的原理之一。

由于液体的自重会形成液体的下降压强,而液体在细小管道中由于液体的封闭状态会形成额外的压强,这两种压强差形成的合力会导致液体在细小管道中上升。

最后,毛细现象还与表面张力有关。

表面张力是指处于液体表面上的分子间存在的内聚作用力,其方向平行于表面。

当液体进入细小管道时,液体表面附近的分子将会受到相邻分子和管道壁分子的引力,从而形成一个向上的力。

这个垂直于表面的力使得液体沿细小管道上升。

综上所述,毛细现象是由韦达效应、液体的自重和压强差,以及表面张力共同作用的结果。

这些力的合力使得液体在细小管道中表现出升高的现象,从而展现出毛细现象。

毛细现象原理

毛细现象原理

毛细现象原理
在自然界中,毛细现象是一种令人着迷的现象,它发生在细小的管道或孔道中,涉及到液体在这些微小空间中的行为和特性。

这一现象的原理深奥且神奇,让科学家们不断进行探究和研究。

毛细现象的基本概念
毛细现象是指当液体处于微小管道或孔道内时,由于表面张力和粘性相互作用,导致液体在这些微小空间中表现出的特殊行为。

当管道或孔道的直径足够小时,液体会呈现出一种“上升”的现象,即从较窄的一端自发地向较宽的一端移动。

这一现
象被称为毛细上升现象。

毛细现象的原理
毛细现象的原理可以通过表面张力和静水压来解释。

表面张力是液体分子之间
相互作用引起的,它使得液体表面趋向于收缩,同时也使得液体在微小管道中产生上升的力。

当液体进入微小管道后,管道壁会对液体产生一定的作用力,这种作用力可用静水压来描述。

静水压随着管道直径的变化而变化,当管道直径变小时,静水压减小,而表面张力并没有改变,这就导致了毛细上升现象的发生。

毛细现象的应用
毛细现象不仅仅是一种科学现象,它还具有许多实际应用价值。

在生物学领域,毛细现象在植物的根系吸收水分和养分过程中起着重要作用。

在工程领域,毛细现象被广泛运用在微流体控制、纳米技术等领域。

此外,毛细现象还可以用于制备纳米材料、微型传感器等领域。

总而言之,毛细现象是一种非常有趣且复杂的现象,它的原理深奥且值得我们
继续研究和探索。

通过对毛细现象的深入理解和应用,我们可以在科学、工程和生物学等领域取得更多的重要进展。

流体力学 毛细现象概述

流体力学 毛细现象概述

如图
,
由于
RB

RA
, PS

2
R
,
所以 PSB PSA , PB PA , PB PA gh
当土壤温度变化时,悬着水两端
温度不同,温度高的一端α值减小,
导致该端Ps 减小,使悬着水向温 度低处移动。
水分夜间向上移动, 中午由表层向底层移动.
5
二)、毛细管的气体栓塞现象
如图,毛细管中有一段液体,液体左右两端压强相等,
求:管中水银下降高度。
完全润湿 , 0, R r r , h 2 2 .
cos
gR gr
h ' 2 2 cos
gR
gr
3
例6 在内半径r=0.3mm的细管中注水, 水在管的下端形成一个水滴,其形 状可以认为是半径R=3.0mm的球的 一部分。已知水的表面张力系数α 水=7.3*10-2N/m,设管内弯曲液面的 曲率半径与管内半径相同,
其中 R cos R cos( ) R cos r
完全不润湿 , , R r r , h 2 2
cos
gR gr
• C • A
.
2
例5 在一根竖直插入水中的毛细管中,水上升的高 度为5.8×10-2m(设水对玻璃完全润湿), 若将此管插入水银中,水银对玻璃的接触角 138度,(α水=7.3*10-2N/m, α汞 =7.3*10-2N/m),


饱和(动平衡) 饱和蒸汽 饱和蒸汽压。
(1)n回 n逸 凝 结 ;
8
二、弯曲液面上的饱和蒸汽压
1. 定性分析
(1) 微观分析
凹液面的分子逸出时所需做 的功比平液面多,因为要克服斜 线部分液体分子的引力做功。单 位时间内逸出凹液面的分子数小 于单位时间内逸出平液面的分子 数,所以凹液面上的饱和蒸汽压 小于平液面上的饱和蒸汽压。

毛细上升公式的推导方法及其在方形毛细管中的应用

毛细上升公式的推导方法及其在方形毛细管中的应用

通讯作者 ,E ma i l : s y z h a n g @s d u . e d u . c r l
Ⅵ , 、 ^ d ) ( h x p l ( u . e d u . c n

毛细上升公式 的推导方法及其在方形毛细管 中的应用
赵 留鹏 张树 永
( 山东大 学化 学与化工 学院,济 南 2 5 0 1 0 0 )
摘要 :归纳了文献中导出圆形毛细管液柱上升高度计算公式 的方法 ;明确指 出了采用受力分析导 出毛细 上升高度公式时,对 伸展力进行简化处理的原理 以及其 中所隐含 的基本假设 ;从流体力学角度对液柱上 升速 率和高度进 行 了讨论 。分 3 种情况 对液柱在方形毛细管 中上升 的现 象进 行 了系统分析,得 出了一些
Ab s t r a c t : Th e t wo ma i n r e p or t e d a p p r o a c h e s f o r d e d u c i n g t h e c ap i l l a r y r i s e e q u a t i on we r e s u mma r i z e d . T h e s i mp l i i f c a t i o n p r i n c i p l e a n d t h e a s s u mp t i on or f f o r c e a n a l y s i s a p p r o a c h we r e e x p l ai n e d . B y t a k i n g t h e h y d r o d y n a mi c s , t h e l f o w r a t e a n d t h e h e i g h t o f l i q u i d i n c a p i l l a y r we r e f u t r h e r d i s c u s s e d. F or l i q u i d r i s e i n s q u a r e c a p i l l a y, r t h r e e s i t u a t i o n s we r e a n a l y z e d wi t h s o me i mp o  ̄ a n t c o n c l u s i o n s r e a c h e d.

毛细上升公式

毛细上升公式

毛细上升公式
毛细现象公式推导过程
①上升高度h=2*表面张力系数/(液体密度*重力加速度g*液面半径R).
②上升高度h=2*表面张力系数*cos接触角/(液体密度*重力加速度g*毛细管半径r)这两个公式是杂得来的具我的了解
表面张力=上升液体的重力
所以③H=表面张力/(密度*毛细管底面积*g)
公式①里的那个液面半径是不是凸凹面所在的那个圆的半径?
公式①②是怎么推导来的
公式③对不对?毛细现象与表面张力系数毛细现象中液体上升、下降高度.h的正负表示上升或下降.浸润液体上升,接触角为锐角;不浸润液体下降,接触较为钝角.上升高度h=2*表面张力系数/(液体密度*重力加速度g*液面半径R).上升高度h=2*...。

毛细现象及其应用

毛细现象及其应用

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二、蒸腾作用: 主要是由叶下表面 的气孔产生。将密 闭的塑料袋扎在植 物的树叶上,在阳 光下很快就会有大 量水珠在塑料袋中 形成。这一蒸发导 致植物要不断地从 根茎中输送水分。
Page 5
三、根和茎的毛细现象
Page 6
在工业中的应用
一、使用立毛纤维式滤布,利用毛细 现象瞬间排出污泥中的游离物质
二、真空过滤机也运用了陶瓷的毛细现象
三、化学家常利用毛细现象来进行薄 板层析(薄板色谱分析)
四、纸巾即是 透过毛细现象 吸收液体,其 充满细孔的材 质使得液体能 够被纸巾吸收。
Page 10
五、海绵有非常多的细小孔洞( 相当于毛细管),这使得海绵能 够吸收大量的液体。
资料来源
图片来自 : Google /search?q=capillary+action&biw=1432&bih= 717&sei=3x6tT5OtE6W3iQfkw;cl=2&nc=1&lmp;fm=index&pv=&z=0&word=%C3 %AB%CF%B8%CF%D6%CF%F3&s=0#pn=0 文献来自 : 书籍文献Franklin W.Schwartz著《地下水 水文学原理》 维基百科 /wiki/%E6%AF%9B%E7%BB%86%1f01dc281f14c.html
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Page 2
把几根内径不同的 细玻璃管插入水中,可 以看到,管内的水面比 容器里的水面高,管子 的内径越小,里面的水 面越高. 把这些细玻璃管插 入水银中,发生的现象 正好相反,管子里的水 银比容器里的水银面低, 管子的内径越小,里面 的水银面越低.
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履夏
切 , 与 分界 线相垂 直 若 在液 面作 一长 为 的 指 向毛 细 管壁 外 并 倾 斜 向下 总
直线 , 将液 面分成 两部 分 , 这 两部 分之 间的相 表 面张力 大小
二二
互牵引力 为 , 即表 面张力 呱 其 中 , 为
根据 力的分 解 原理 , 可 以 分解 介 和
液体表 面 张 力 系 数 单 位 为
碌 了 子 甲 看 云石石翻夕如
液体, 最 后 左移
后可达 到完 全重合 这说 明毛细管 中的 毛细现
象公式 完全 可 以统 一为 二 ,
从 横 向到纵 向发展 训 练 内容 的横 向是 指 在性质 上 、 属 性上 相 同或 相近 的训 练 内 容 就 电阻 的识 别 , 它包 括不 同阻值 电阻 的识别 , 不 同功率 电阻 的识别 , 另外 , 还 有 电位器 的识 别 , 敏感 电阻 的识别 等等 这样从 基本 电阻器 的识别 开始逐 步拓展 , 但基 本 内容不变 , 这些 都属 于电阻器 的范畴 所谓 纵向 , 指 的是在性 质上 、 属性上不一样 的训练 内容 我们 采取逐 渐加深 , 逐步加难 的方式进行 教学 教 学 中先 让学生识 别元器件 , 而后进行 焊接 再 比如识 别 元件标 称值时 , 先识 别电 阻的阻值 , 而后 再 辨识 电容 的标 称值 一 般 电阻值 的规 则 较少 , 而 电容器 特别是无极性 电容标识 规则较 多 , 难
由于 表 面 其 中 介 对 管 内液 柱 上 升 起作用 , 对 管 内液
张力 的作 用 , 液 滴表 面 有 收 缩 到最 小 的趋 势 , 柱上 升不起 作用 如 图所示 , 人
, 对管
而使液滴成 近似球形 的状 态
内液柱 上 升 起作 用 总 表 面 张 力 大 小 为 人
表 面张力 作用结 果产 生液 体润湿 固 体 或液
系数 。 、 液 体密 度 、 重 力 加 速度 、 毛 细 管 半径 完 全 相 同 , 又 假 设 槽 内液 体 润 湿 固 体、 槽 内液体 不润湿 固体
槽 内润 湿液 体在 毛 细管 中的毛细 现象 公
第巧 卷
技术 物 理 教学
式为 扮
槽 内不润湿 液体在 毛 细
管中的毛细现象公式为 乓 二 扮
后来发 现 , 长时 间进 行 内容一 样 的练 习 使 学生 产生厌烦 心理和急躁 情绪 , 从 而导致操 作
实践才 能获得 训练 内容上 , 采用 由简单 到复 杂 的步 骤进行 教学实 习 学生先学 习焊接 时 的 坐姿 , 手执电烙铁 的方法 , 然 后 再 练 习焊接 练习 焊接 的时候 , 先焊 接 电阻 电容 等简单 的元 件 , 而 后 学 习 晶体 管 、 中周 以及集成 电路 等复 杂元 器件 的焊接 这样 由简单到复 杂 , 一 步步 的 加深 内容 , 既 夯 实 了学生 的 基础 知识 , 又 提 高 了学生 的动手操作能 力
细 管 在 自然界 和 日常生 活 中有 许多 毛 细现 象 内液柱所 受 的重 力相 等时 , 管 内的液体停止上
的例 子 植 物茎 内的导 管就 是植 物体 内极 细的 升 , 达 到表面 张力分 力人 与重力 平 衡
毛细管 , 它能把 土壤里 的水 分吸上来 砖 块 吸
二‘
水 、 毛 巾吸汗 、 粉笔 吸墨 水 都是 常见 的毛细 现 象 在这些 物体 中有许 多细小 的孔道 , 起 着 毛
电子技能实习教学中的体会 于 记忆 掌握焊接后 , 再 学 习拆焊 这样通过 内容上 的不 断深人 , 识别难 度上不 断加大 , 从
田相 军
河南淮 阳职业 技术学 院
职业教 育是 为适 应某种 职业需 要而进行 的 专 门 知识 、 技 能 和 职业道德 的教育 , 使受 教育 者成 为社会 职业需要 的应用 人才 职业教育说 到底 就 是 “ 技 术 ” 教 育 , 也 就 是 对 学 生 进行 的 “ 手 艺 ” 教育 这 就 要 求 受 教 育者 必 须 具 有 熟练 的操作 技 能 , 才 能胜 任 岗位 技术 工 作 技 能技 巧的形 成 , 要 通过 实 习教 学 加 以训 练 焊 接技术 和 元器 件 的识别 作为 电子 专业学 生 的 一项 基本 功训练 应如何通 过实 习教学使学 生 熟练掌握这一 技 能呢
半径 目前 毛细现象 公式 推导有 两种 方法
体在 毛 细 管中 的毛 细 现象公式 如 图 所示 , 假设 两槽 内液体 的表 面张 力
一 、 国 内外教 科 书主要 利用压 强 的平 衡原 理推 导毛 细 现象公 式
二 、 个 别 国外 教科 书利用 力 的平衡原 理推 导毛 细现象公 式 本文利 用力 的分 解和力 的平
·
·
水平 的下降 对 于那些重要 而又难 以把握 的训
— 练 , 我 采用 了 与集 中练习 相反 的方法 分散
练习法 , 它是把某一 操作分散成 多次 时间加 以 练习 , 从而强化 这一 操作 的方法 焊接 时 , 我 们 采 用每 隔几 天 就 集 中几 分钟 时 间加 以 练 习 , 让学 生在 万 能板上焊接 十个 电阻 , 然后 每 个学 生针 对 自己 的焊接做 出质量评价 , 或者学生 相 互 作 出评价 , 教师作抽 查 作好 记录 , 旨在 让
Байду номын сангаас
下盯
体不润 湿 固体 现象 , 润湿 液体 在细 管里升高 的
由力 的平 衡原 理 , 润湿液 体在毛 细管 中的
现象和 不 润湿 液体在 细管里 降低 的现 象 , 叫做 液面 是 凹形 的 , 它对 下 面 的 液 体施加表 面 张力
毛 细细象 能 够产生 明显 毛细 现象的管 叫做 毛 人 , 使液 体沿着 管壁 上升 , 当向上 的拉力 跟管
二一
对图 依据 对称性 原理 , 将
槽内不润湿 液 体 在毛 细管绕 旋转 二 角度 , 再 将 槽上方气体 看 成 同条 件 下 的

、产

巡奎奎羹
亏 鉴羹墓

夏熟 弱靡 亲到 奎器 器 影霎昌鬓压
羹 凡 么三 霍噩班重夏重
攫鬓墓豹
怪弓若爹全奢
鬓羹霜鬓 鑫 辱套彗鑫鑫墓羹羹
辈戮涟 多兰
昙要霎誓里
二二 二 盆 二
抗表 面积 扩 张 的力 , 此 力 称 “ 表 面 张力 ” 液 液面和 毛 细 管 壁 的接 触 线 的 总 长 体表 面是 指液体 与空 气或其 他液 体相 接触 的 自 度就 为 二 把 二 的接 触 线 分

参雾
由面 若不指 明 , 即可认 为相 对 于空 气而 言 成 段 , 根 据表 面 张 力 公 式每段
训 练 内容 抓两点 从简单 到复杂 递进 电 子技术 是一 门复
杂 的专业 技术 , 必须经 过长期 的训练 和认真 的
而 让学 生全 面 掌握元器件 的识别与焊 接方法 训 练 方 法抓 两点 集 中训 练与分散训练 相结合 所谓集 中
训练指 的是为达 到某一 实 习 目的 , 在 时间上采 用一 气 呵 成 的方式 , 集 中时 间把 某一操作 练习 好 我们 利用每周 一 、 三 两整 天的时 间进 行练 习 学生 通 过 集 中时 间来 获 取 《电子 工 艺 》 上 的有关 实 习 操作 对 于 一 年级 的学生 来说 , 处理 新烙 铁是元 器 件焊接 的前 提 , 在 实验 室 里 , 用 一 节课 的时间讲授烙 铁的分类 , 使用 方 法 , 注意事项 等等 , 接下来几 节课则让 学生进 行实 习 一般 是 教师 先示 范 , 学 生 模仿 动作 , 直到能够 熟练 的处理新 烙铁为止 这样学 生动 作 的准确性 、 稳定性 和速度 , 在集 中时 间里 反 复训 练得 到巩 固提高
攫毛 奎
表 面 张力 的大 小 与 接触 面 的物 质有密 切关 系 所 受 的表 面 张 力 大 小 为 二。

宫三 三
鑫蛋
此外 , 表 面张力还 与 温度有关 , 温度越 高 , 表 , 表 面张力 方向对 凹 液 面指 向 毛
萝重重
面张力 越 小 表 面 张 力 的方 向总 是 与 液 面相 细 管壁 外并 倾斜 向上 , 对 凸 液面
第巧卷 第 期 年月
技术物理 教学
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毛细现象公式的导出
赵维范
黑龙 江农 业职业 技术 学 院 佳木斯
液体表 面分 子间的 吸引力 、 液体 表面 的分 衡原理与对称 性原 理导 出毛 细 现象公式
子有 一种 使其 面积缩 成最小 的力 , 或 称一种 抵
如 图 所示 , 如 果 毛细 管半径 为 , 那 么
下盯 二二
二 刀堵
即,
细管 的作用
毛细 现象公式
肠勺
其 中 , 为表面 张力 系 数 、 口 为 接触角 、
为液体密度 、 为重 力 加 速 度 、 为毛 细 管
『 邵甲 这就是 润湿 液体在 毛 细 管 中的毛 细现 象公 式 在推 导出润 湿液体在毛 细管 中的毛细 现象 公式 后 , 再依据 对称性 原理也 可 给 出 不润湿 液
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