核心概念
物理学
附着力
内聚力
表面张力
重力
简介
树木如何将水吸到它们的叶子上？纸巾如何吸收溢出的液体？这些事情之间有关系吗？尝试这个项目来了解毛细管作用，并重复一个 100 多年前的经典演示！
背景
你有没有仔细观察过玻璃杯中的水？你可能会注意到水的表面不是完全平坦的，而是形成一个小的边缘，称为弯液面，它在玻璃边缘周围向上弯曲。这发生是由于两种力：附着力（水分子和玻璃之间的吸引力）和内聚力（水分子彼此之间的吸引力）。水分子之间的内聚力产生了表面张力，或者说水的表面像一层有弹性的“皮肤”一样。表面张力有助于防止雨滴破碎，并允许水黾等昆虫在水面上行走而不会下沉。它还有助于水沿着玻璃边缘上升：当一些水分子由于它们对玻璃的吸引力而被拉起时，它们会把表面上的其他水分子也一起拉上来。
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这种现象称为毛细管作用，它允许水被吸入小缝隙中，看似违背了重力。对于玻璃杯中只有几毫米高的弯液面来说，这似乎没什么大不了的。但是，纸巾如何将水吸上几英寸，或者树木如何将其拉高数十甚至数百英尺呢？它们怎么可能把水拉得那么高？在本活动中，您将研究间隙的大小如何影响水上升的高度。
材料
两个带玻璃盖的小相框
两个回形针
橡皮筋
托盘或盘子
水
食用色素
抹布
准备
将您的材料收集在可以容忍有食用色素的水溢出的工作面上。
在托盘或盘子中装入浅层水，并混入几滴食用色素。
从相框中取出玻璃板。
步骤
使用橡皮筋将两块玻璃板固定在一起，两个回形针作为垫片放置在相对的边缘之间。你认为你能让水违抗重力吗？
将玻璃板的一边（没有回形针的一边）浸入水中。保持玻璃板静止，等待几秒钟。发生了什么？
分开玻璃板，并用抹布擦干。
再次使用橡皮筋将玻璃板固定在一起，但这次只在一侧使用一个回形针（因此在相对的边缘，玻璃板应该相互接触）。
将玻璃板的一边（与带有回形针的一侧相邻的边，而不是相对的边）再次浸入水中。保持玻璃板静止，等待几秒钟。这次发生了什么？
附加：尝试修改测试的参数，例如使用更大或更小的玻璃板；使用更厚或更薄的物体作为垫片而不是回形针；使用不同的液体等。结果如何变化？
观察和结果
当您在玻璃板之间放置两个回形针作为垫片时，它们之间的间隙宽度在各处都是相同的。当您将玻璃板的边缘浸入水中时，水会被毛细管作用吸入间隙中（食用色素使这更容易观察到）。因为间隙的宽度在各处都相同，所以水应该沿着玻璃板的长度上升到大约相同的高度。
当您移除一个回形针时，有趣的事情发生了：间隙现在在一端更宽，并逐渐变窄，直到消失并且玻璃板接触。这次当您将玻璃板浸入水中时，随着间隙变窄，水会上升得更高。产生的形状称为双曲线。这表明毛细管作用如何在较窄的空间中将水抬高。随着间隙变宽，水的重量增加的速度快于将其拉起的力，因此水无法上升得那么高。因此，如果您想将水吸得很高（例如一直吸到树中），则需要非常窄的间隙！
清理
使用抹布擦拭任何溢出的水，并将玻璃板擦干。
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