核心概念
物理学
重力
分子
表面张力
引言
想象一下这个挑战：你有两杯水——一杯空的，一杯满的。你想把满杯水的一半倒入空杯中。问题是？你不允许拿起任何一个杯子！你能不能只用一张纸巾就让水在杯子之间“走动”起来？试试这个活动来找出答案！
背景
你可能用过纸巾来清理溢出的水或其他液体。你有没有想过它们是如何吸收这么多水的？纸巾是由许多小纤维组成的，它们之间有缝隙。水通过毛细作用被吸入这些缝隙中——这与树木从地下吸水的现象相同。这种作用部分是由表面张力驱动的，表面张力是由内聚力（水分子彼此吸引）引起的。表面张力使水形成水珠而不是扩散开来，也使得一些小昆虫可以在水面上行走。它还允许水被吸入狭窄的管道或材料中的缝隙。吸收过程还受到粘附力（不同类型分子之间的吸引力）的辅助。纸巾纤维由纤维素制成，纤维素也是木材和许多植物的组成部分。这些纤维是极性的，这意味着它们的一端带有轻微的正电荷，另一端带有轻微的负电荷。水分子也是极性的。由于相反的电荷相互吸引，这导致水分子被吸引到纤维素纤维上。
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虽然你可能没有亲自尝试过，但你可能听说过另一种现象：虹吸。这个过程使用一根管子将液体从一个容器吸到另一个容器中，似乎某种程度上违背了重力。首先，液体被吸入管中，然后再向下移动到下一个容器中——即使没有泵为运动提供动力。虹吸作用基于上面提到的一些相同的物理原理。（例如，水可以通过毛细作用被吸入管中。）
对于一个简单的日常物品来说，这听起来可能有很多科学原理。试试这个活动，看看你是否可以使用纸巾将水从一个杯子移到另一个杯子——并了解它背后的科学原理！
材料
奇数个透明玻璃杯或杯子（至少三个）
水
食用色素
勺子
半张纸巾（至少三张）
准备工作
将所有杯子排成一行。
从一端的杯子开始，每隔一个杯子装满水。
在每个装满水的杯子里滴入几滴食用色素。你可以选择使用什么颜色，但不要连续使用相同的颜色两次。
用勺子搅拌每个杯子中的食用色素。在杯子之间用纸巾擦拭勺子，以免颜色转移。
步骤
将每张半张纸巾（除了你用来清洁勺子的那张）折叠成约一英寸宽的窄条。
将每张纸巾纵向对折，形成“V”形。V 形应仅比你的杯子稍高。如有必要，撕下或剪下 V 形的每一端一点点，使其更短。
用一张纸巾连接每对相邻的杯子。（将 V 形倒置，并将一端放入每个杯子中。）
仔细观察纸巾在装有水的杯子中的末端。你注意到了什么？
休息一下！这个实验进行得非常缓慢。15 或 20 分钟后再回来。你现在看到了什么？
在接下来的几个小时里继续检查你的设置。会发生什么？
让你的测试过夜，第二天再检查。它现在看起来怎么样？
额外：尝试使用不同品牌的纸巾进行活动。一些品牌是否比其他品牌更好或更快？
额外：尝试将你的杯子排列成不同的形状，而不是直线。例如，如果你将三个最初装满水的杯子连接到一个空的、中心的第四个杯子，会发生什么？
额外：如果你用纸巾连接两个最初装满不同高度水的杯子，会发生什么？
观察和结果
一旦你将纸巾放入杯子中，你应该会注意到它们开始吸收一些水。由于毛细作用（在背景部分中描述），水开始被吸到纸巾上，并最终开始向下流到另一侧的空杯子中（就像虹吸管一样）。然而，这个过程发生得非常缓慢——就像看着油漆变干或草生长一样！你可能需要去做其他事情几个小时，才能开始看到水积聚在空杯子中。当所有杯子中的水位持平时，水最终会停止流动——但你可能需要让它过夜才能发生这种情况。
当两种不同颜色的水混合时，食用色素会结合形成第三种颜色。
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特别感谢罗切斯特大学的 Jessica Shang 在这个项目中的帮助。
此活动由 Science Buddies 合作推出
