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毛细现象

毛细现象开放分类:生活常识、物理常识、趣味科学毛细现象在洁净的玻璃板上放一滴水银,它能够滚来滚去而不附着在玻璃板上.把一块洁净的玻璃板浸入水银里再取出来,玻璃上也不附着水银.这种液体不附着在固体表面上的现象叫做不浸润.对玻璃来说,水银是不浸润液体.在洁净的玻璃上放一滴水,它会附着在玻璃板上形成薄层.把一块洁净的玻璃片浸入水中再取出来,玻璃的表面会沾上一层水.这种液体附着在固体表面上的现象叫做浸润.对玻璃来说,水是浸润液体.同一种液体,对一种固体来说是浸润的,对另一种固体来说可能是不浸润的.水能浸润玻璃,但不能浸润石蜡.水银不能浸润玻璃,但能浸润锌.把浸润液体装在容器里,例如把水装在玻璃烧杯里,由于水浸润玻璃,器壁附近的液面向上弯曲(图1乙),把不浸润液体装在容器里,例如把水银装在玻璃管里,由于水银不浸润玻璃,器壁附近的液面向下弯曲(图1甲).在内径较小的容器里,这种现象更显著,液面形成凹形或凸形的弯月面.毛细现象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,管子里的水银面比容器里的水银面低,管子的内径越小,里面的水银面越低.浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象,叫做毛细现象.能够产生明显毛细现象的管叫做毛细管.液体为什么能在毛细管内上升或下降呢?我们已经知道,液体表面类似张紧的橡皮膜,如果液面是弯曲的,它就有变平的趋势.因此凹液面对下面的液体施以拉力,凸液面对下面的液体施以压力.浸润液体在毛细管中的液面是凹形的,它对下面的液体施加拉力,使液体沿着管壁上升,当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时,管内的液体停止上升,达到平衡.同样的分析也可以解释不浸润液体在毛细管内下降的现象.在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子.植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管,它能把土壤里的水分吸上来.砖块吸水、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,起着毛细管的作用.有些情况下毛细现象是有害的.例如,建筑房屋的时候,在砸实的地基中毛细管又多又细,它们会把土壤中的水分引上来,使得室内潮湿.建房时在地基上面铺油毡,就是为了防止毛细现象造成的潮湿.水沿毛细管上升的现象,对农业生产的影响很大.土壤里有很多毛细管,地下的水分经常沿着这些毛细管上升到地面上来.如果要保存地下的水分,就应当锄松地面的土壤,破坏土壤表层的毛细管,以减少水分的蒸发. 毛细作用就是分子表面张力引起的;由于表面张力和分子与另一种分子之间的亲和力引起的[英文]:capillary phenomena[解释]:具有细微缝隙的物体或直径很小的细管 (称毛细管)与液体接触时,液体沿缝隙或毛细管上升或下降的现象。

在浸润情况液体上升,管中液面呈凹面;不浸润情况液体下降,管中液面呈凸面。

毛细现象是物质分子间力作用的结果。

常见的纸张或毛巾吸水、地下水沿土壤细缝上升至地表等都是毛细现象。

毛细管中液体上升部分的重量或下降部分的压力都靠表面张力来平衡,因此上升或下降高度为,式中σ 为表面张力,θ 为接触角,γ 为液体重度,r 为毛细管半径。

显然r 越小,h 越大。

在玻璃毛细管中,常温下水、乙醇、水银的上升高度 (毫米)分别为15/r 、5/r 、-5/r 。

毛细现象在分析多孔介质的地下渗流中必须考虑。

在一装满水的大玻璃杯中,搭上一条毛巾,毛巾的另一端放入旁边的小玻璃杯中,大杯中的水沿毛巾上升然后移入小杯中。

(具体内容,参考"毛细现象")毛细现象实例解释(编者提示:人教版自然第8册第10课毛细现象)(1)灯芯吸油烟芯是棉花纺成纱,再将多根棉纱合并而成,所以灯芯里有许多细孔或缝,如果将它接触液体,液体便会沿细孔上升。

灯芯穿过灯芯管,由于管子的挤压,使棉线中的缝隙更细小,毛细现象也就较明显。

(2)锄地能防止土壤中水分蒸发土壤的颗粒结构,使土壤里有许多细微的缝隙,形成很多毛细管。

未经翻耕,土壤中水分就可以沿着毛细管上升到地面而蒸发掉。

要保证植物的根部能够从地下吸收足够的水分,就必须设法破坏地面土壤中的毛细管。

把地面土层锄松,就能达到这个目的。

特别是干燥的地区,更必须及早耕种,而且要耕得深一些。

相反,如果需要把地下水引到地面上来,那么,不仅要保持土壤中的毛细管,还要使它们变得更细,因此,就要用滚子来压紧土壤。

[精] 毛细现象对重力影响2007-11-26 16:29:56 本文已公布到博客频道校园·教育分类上次我提了一个问题“毛细现象对重力影响”,标题为“毛细的矛盾”。

为什么说是矛盾呢?是因为对这个问题,我有两种convincing解释,得到截然相反的结果。

首先再看一下问题:“当我们把细管插到一杯水里时会发生毛细现象,细管内会有液面上升。

那么,如果这杯水是放在很灵敏的电子秤上,示数会变小吗?”毛细现象的微观原理是管壁对水分子的吸引力使附近的水分子变得密集,即分子间距离变小,那么这部分水分子之间的作用力从平衡状态趋向于斥力,但在水平方向上受管壁影响不能扩张,就在垂直方向上扩张,所以管壁附近的水先上升,在表面张力作用下又把中间的水拉上来,就表现为管内液面上升。

所以,细管对上升的一小段水的作用力与重力平衡,根据外力之和为零才能静止或匀直线运动,对这杯水的支持力会比没插细管前小。

但是,液面上升是水分子间互相排斥的结果,根据作用力与反作用力的原则,这部分水对下面的水仍有作用力,间接地重力还是由桌面的支持力来平衡,那么示数不会变。

发现矛盾了吧?到底支持力变不变小呢?这需要做一个试验。

基于没有如此精确的仪器可以给我使用,我想插100个细管来观察,但好像又有浮力问题。

希望大学里的有兴趣的访客们做这个试验,说不定就拿NOBELPRIZE喽当我们把细管插到一杯水里时会发生毛细现象,细管内会有液面上升。

那么,如果这杯水是放在很灵敏的电子秤上,示数会变小吗教学设计方案本节颗内容可以通过实验演示,与学生自学相结合来完成。

一、课堂引入我们研究了液体和气体之间的交界面的性质——表面张力的作用,那么固体和液体之间的交界面又具有什么性质呢?我们将液体和固体之间的交界面叫做附着层。

板书:液体与固体接触的液体薄层——附着层。

下面我们通过实验来研究液体附着层的性质。

实验1:将洁净的玻璃片和石蜡块分别浸入水中,然后拿出来。

观察水在玻璃片上和石蜡块上的附着情况。

学生观察并讨论,得出结论:水能够附着在玻璃片上。

水不能附着在石蜡上。

(教师出示图片)教师总结:实验表明,在洁净的玻璃片上放一滴水,水能扩展形成薄层,附着在玻璃板上。

这种液体附着在固体表面上的现象叫做浸润。

对玻璃来说,水是浸润液体。

在石蜡面上放一滴水,水不能附着在石蜡表面上,这种液体不能附着在固体表面上的现象叫做不浸润。

对石蜡来说,水是不浸润液体。

同一种液体,对一些固体是浸润的,而对另一些固体可以是不浸润的。

板书:(1)液体附着在固体表面上的现象叫做浸润(2)液体不能附着在固体表面上的现象叫做不浸润同一种液体,对一些固体是浸润的,而对另一些固体可以是不浸润的。

浸润现象在日常生活中,我们可以经常看到:盛有液体的容器器壁附近的液面会成弯曲的形状,是由浸润或不浸润现象引起的。

如果液体能浸润器壁,在接近器壁处液面向上弯曲。

如果液体不浸润器壁,在接近器壁处液面向下弯曲。

焊接时,熔融了的焊锡与被焊金属必须是浸润的;医药上要用脱脂棉,就是要使酒精,药液与棉花浸润;在有些物体上写字困难,是因为墨水不浸润物体;有些动物羽毛上能分泌脂肪,水就不浸润羽毛;有些矿石在冶炼前必须采用浮选矿石的措施,利用液体不浸润矿粒但浸润砂石的性质将矿粒与砂石分离开来。

下面通过实验来观察液体的一种有趣的现象——毛细现象。

二、毛细现象板书:毛细现象实验2:将几根内径不同的细玻璃管插入水中,观察实验现象。

学生观察并讨论:管内水面比容器里的水面高,管的内径越小,管内水面越高。

实验还表明把内径不同的细玻璃管插在汞中,管内汞面比容器里的汞面低,管的内径越小,管内汞面越低。

像这种浸润液体在细管内液面升高的现象和不浸润液体在细管内液面降低的现象,叫做毛细现象。

具有大量毛细管的物体,只要液体与该物体浸润,就能把液体吸入物体中。

教师讲解同时展示图片,毛巾吸水、砖块吸水、灯芯吸油,都是这个原因。

土壤中有许多毛细管,容易将地下水吸上来,有时为了防止水分蒸发,就将地表面的土锄松,以破坏过多的毛细管。

毛细现象在生理中有很大的作用,因为植物与动物的大部分组织,都是以各种各样的细微管道连通起来的。

三、处理课后习题四、总结典型例题浸润和不浸润现象例1 分别画出细玻璃管中水银柱和水柱上下表面的形状。

分析:水对玻璃是浸润物体,而水银对玻璃不浸润,画的时候要注意虚线表示的是液面。

微观解释浸润和不浸润现象例2液体和固体接触时,附着层表面具有缩小的趋势是因为:(1)附着层里液体分子比液体内部分子稀疏;(2)附着层里液体分子相互作用表现为引力;(3)附着层里液体分子相互作用表现为斥力;(4)固体分子对附着层里液体分子的引力比液体分子之间的引力强。

分析:首先从题设中看出液体对固体来说是不浸润的,而后再对附着层液体分子的作用进行研究。

在出现不浸润现象时,在附着层里出现了眼表面张力相似的收缩力,即引力。

并且附着层里分子的分布,虽比起表面层要密一些,但比起液内还是要稀疏,所以附着层分子受引力比液内分子受引力要大些。

因此,本题答案为(2)、(4)。

各种毛细现象例3 分别画出插入在水槽和水银槽中的细玻璃管中液柱的大概位置:分析:水银对玻璃是不浸润的,而水对玻璃是浸润的。

解释毛细现象的成因例4 液体在毛细管中,液面上升是由于液体层分子的力和层分子间的相互作用的结果。

当与上升液柱相等时,液柱就不再上升。

答案:附着层、相斥、表面层、表面张力、重力。

毛细现象与植物喝水毛细现象在生物学中有广泛的应用,如动植物的毛细血管,锄松土壤以破坏土壤的毛细管,减少表面水分的蒸发等。

本文再就部分毛细现象实验与植物体的毛细现象实验进行对比,以此了解物理学与生物学综合的意义。

1、根和茎的毛细现象根是维管植物由胚根发育而来的体轴的地下部分。

由主根及其许多侧根构成根系。

主要的功能是为了固着植物体和支持地上部,并从土壤中吸收水和溶于水中的无机养料,亦有运输、贮存和合成某些有机物质的功能,并能向外分泌代谢物质。

根尖表皮细胞向外突出的毛状物称为根毛,是根吸收水分和无机盐的主要部分。

由于根的上述功能,在进行植物喝水的教学时,一般用有根的凤仙花进行喝水实验;将凤仙花插入有红墨水的水杯中,水面上滴入植物油,杯口用棉花堵塞,以减少蒸发。

静置十多小时后,首先观察液面的下降。

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