科技名词

毛细现象

Capillarity

又称：毛细作用（capillarity action）

定义：因表面张力存在而引起的与表面流动及液面平衡形状有关的表面现象。如液滴或弯曲液面的形成，在毛细孔中液面上升或下降的现象等。

学科：化学_物理化学_胶体化学

相关名词：表面张力 重力 表面能

【延伸阅读】

墨水如果沾到衣服上，很快就会渗透浸入，这种液体主动流进狭窄空间的现象就是毛细现象。它有时能让液体逆重力方向移动，比如利用毛细现象输送墨水的记号笔，即使笔尖向上也可以写出字来，而通过重力输送墨水的圆珠笔，笔尖向上写字时，墨迹则会逐渐变淡甚至没有墨迹。

液体表面类似绷紧的橡皮膜，将类似吸管的细玻璃管（毛细管）立于液体中，玻璃管中的液位便会上升或下降。如果毛细管的液面是凹形的，液面就会对下面的液体施以拉力，如果液面是凸形的，液面就会对下面的液体施以压力。浸润液体（对玻璃来说，水是浸润液体）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，液体的上升就停止而达到平衡。同样的道理，不浸润液体（对玻璃来说，汞是不浸润液体）在毛细管内下降，达到平衡时下降停止。在水中，玻璃管中上升的水位与玻璃管的半径成反比。换句话说，当玻璃管的半径减至1/2时，水面高度就会升高到2倍，而半径减至1/3时，水面高度就会升高到3倍。

然而，即使玻璃管水面以上的高度小于相较半径本应上升到的液面高度，水也不会从玻璃管上方溢出。如果水能够溢出，那就形成了源源不断的水流，也就可以产生无限的能量，形成永动机。可惜事实并非如此。毛细现象是由表面张力引起的。表面张力可以用“能量”来定义。物质表面的分子能量（表面能）比其内部的分子能量更高，状态更不稳定，这种能量差就是表面张力的本质所在。所以，物质会趋向减少整体的表面积而使自身变得更加稳定（能量更低）。落在荷叶上的水滴会变成水珠，就是由于水滴为了变得更加稳定，总要缩小其表面积的缘故。

相比空气来说，玻璃的表面更喜欢跟水接触，也就是说，玻璃与水的界面能量更低。于是，将水滴到玻璃上，水就像牢牢粘在玻璃上一样薄薄地铺展开来。为了更加稳固，玻璃会选择跟水紧密贴合在一起。即使将玻璃竖立起来，也会发生同样的现象。