毛細現(xiàn)象公式

毛細現(xiàn)象中液體上升下降的高度可由下式確定：

式中，r為細管半徑；ρ為液體密度；θ為液面與管壁的交角，它取決于液、氣種類和管壁材料等因素，對于水和潔凈的玻璃θ=0°，水銀和玻璃θ=140° 。

毛細現(xiàn)象的產(chǎn)生涉及多種因素，包括固體、液體、氣體、結(jié)構(gòu)等 。

在潔凈的玻璃上放一滴水，它會附著在玻璃板上形成薄層。把一塊潔凈的玻璃片浸入水中再取出來，玻璃的表面會沾上一層水。這種液體附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做浸潤。對玻璃來說，水是浸潤液體 。　

同一種液體，對一種固體來說是浸潤的，對另一種固體來說可能是不浸潤的。水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟。水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鋅 。

浸潤液體在細管里升高的現(xiàn)象和不浸潤液體在細管里降低的現(xiàn)象，叫做毛細現(xiàn)象。能夠產(chǎn)生明顯毛細現(xiàn)象的管叫做毛細管 。

液體表面類似張緊的橡皮膜，如果液面是彎曲的，它就有變平的趨勢。因此凹液面對下面的液體施以拉力，凸液面對下面的液體施以壓力。浸潤液體在毛細管中的液面是凹形的，它對下面的液體施加拉力，使液體沿著管壁上升，當向上的拉力跟管內(nèi)液柱所受的重力相等時，管內(nèi)的液體停止上升，達到平衡。同樣的分析也可以解釋不浸潤液體在毛細管內(nèi)下降的現(xiàn)象 。

毛細作用，是液體表面對固體表面的吸引力。毛細管插入浸潤液體中，管內(nèi)液面上升，高于管外液面；毛細管插入不浸潤液體中，管內(nèi)液體下降，低于管外液面。這種現(xiàn)象就是毛細現(xiàn)象 。

在自然界和日常生活中有許多毛細現(xiàn)象的例子。植物莖內(nèi)的導(dǎo)管就是植物體內(nèi)的極細的毛細管，它能把土壤里的水分吸上來。磚塊吸水、毛巾吸汗、粉筆吸墨水都是常見的毛細現(xiàn)象。在這些物體中有許多細小的孔道，起著毛細管的作用 。

有些情況下毛細現(xiàn)象是有害的。例如，建筑房屋的時候，在砸實的地基中毛細管又多又細，它們會把土壤中的水分引上來，使得室內(nèi)潮濕。建房時在地基上面鋪油氈，就是為了防止毛細現(xiàn)象造成的潮濕 。

水沿毛細管上升的現(xiàn)象，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響很大。土壤里有很多毛細管，地下的水分經(jīng)常沿著這些毛細管上升到地面上來。如果要保存地下的水分，就應(yīng)當鋤松地面的土壤，破壞土壤表層的毛細管，以減少水分的蒸發(fā) 。

1、根和莖的毛細現(xiàn)象

根是維管植物由胚根發(fā)育而來的體軸的地下部分。由主根及其許多側(cè)根構(gòu)成根系。主要的功能是為了固著植物體和支持地上部，并從土壤中吸收水和溶于水中的無機養(yǎng)料，亦有運輸、貯存和合成某些有機物質(zhì)的功能，并能向外分泌代謝廢物。根尖表皮細胞向外突出的毛狀物稱為根毛，是根吸收水分和無機鹽的主要部分 。

由于根的上述功能，在進行植物吸收水分的實驗時，一般用有根的鳳仙花進行吸收水分實驗；將鳳仙花插入有紅墨水的水杯中，水面上滴入植物油，杯口用脫脂棉堵塞，以減少蒸發(fā)。靜置十多小時后，首先觀察液面的下降。為了說明植物吸收水分導(dǎo)致液面下降，可以進行對照實驗，幾只杯子的水同樣多，水面滴入同樣多的植物油，并都用脫脂棉塞住瓶口，經(jīng)過同樣長的時間后，插有鳳仙花的瓶子水面下降更明顯。還可觀察鳳仙花的葉子和莖，剪斷或揭去表皮，可以看到紅色墨水已沿莖的表皮上升。后者只需幾個小時 。

事實上，直接用莖來做實驗，同樣可以看到紅色墨水上升的現(xiàn)象。莖是維管植物由胚芽發(fā)育而來的體軸部分。其主要功能出是輸導(dǎo)及支持。如果我們用蠶豆、油菜、蔥、柳枝、松樹及菊花的莖等，插入到紅色水中，幾個小時后，就可以在莖的表皮下觀察到水的上升現(xiàn)象，在花瓣和葉脈上也可見紅色 。

2、植物的蒸騰作用

植物體能由根、莖輸送水分，主要由根床（地下水的壓力）、毛細現(xiàn)象和蒸騰作用。大氣壓由于互相抵消，不是主要原因 。

蒸騰作用主要是由葉下表面的氣孔產(chǎn)生。將密閉的塑料袋扎在植物的樹葉上，在陽光下很快就會有大量水珠在塑料袋中形成。這一蒸發(fā)導(dǎo)致植物要不斷地從根莖中輸送水分 。

葉下表皮的氣孔觀察也是很有趣的活動。用蠶豆葉或蔥葉，由刮胡刀片在葉背面淺淺劃一小方塊，再用及時貼揭下表皮，并用酒精洗（或用刀片刮）去葉綠體，然后直接貼到載玻片上，就可以用顯微鏡觀察氣孔了 。

葉的氣孔在早晨張開的較大，中午太熱，為了減少蒸發(fā)量，張開的小。為了觀察氣孔，顯然應(yīng)選擇在早晨摘取的葉子。證明這一結(jié)論也是一項有趣的研究活動。在同一植株（如同一棵蠶豆植株）上，分別在早晨及中午摘取多片葉子，獲得葉下表皮，并盡可能用同樣處理方法，在顯微鏡下觀察，結(jié)果是早晨的葉子氣孔多且大 。

實驗時，為了比較莖中存在的毛細現(xiàn)象與蒸騰作用的大小，進行對照實驗：分別用剪去葉子和未剪去葉子的同一種植物的莖，插入同一個紅色水的瓶中，結(jié)果，莖中都有紅色水上升，而沒有去掉葉子的莖上升的時間長 。

莖能傳輸水分與蒸騰作用有關(guān)，同時葉的氣孔能進行蒸騰，也是通過葉的毛細現(xiàn)象來傳輸水分的 。

不同液體的毛細現(xiàn)象

用三種液體進行比較：肥皂液、風(fēng)油精、水 。

拉伸的同一根尖嘴玻璃管，分別插入到三種液體中，上升的高度各不相同。風(fēng)油精上升的高度最小，肥皂液其次。風(fēng)油精實驗，直接將玻璃管的尖端插入風(fēng)油精的瓶中即可 。

同種液體，在溫度不同時，毛細現(xiàn)象也不同 。

毛細現(xiàn)象上升的高度差異不是十分明顯，要先用及時貼或記號筆作出標記，再用尺量 。