毛細作用是指浸潤液體在細管里升高的現象和不浸潤液體在細管里降低的現象。其中，植物莖內的導管就是植物體內的極細的毛細管,它能把土壤里的水分吸上來，磚塊吸水、毛巾吸汗、鋼筆吸墨水都是常見的毛細現象。在這些物體中有有許多細小的孔道起著毛細管的作用，液體的表面張力、內聚力和附著力的共同作用使水分可以在較小直徑的毛細管中上升到一定的高度，稱之為毛細現象。
基本介紹
- 中文名：毛細作用
- 外文名：Capillary action
- 現象：液體在細管內升高或降低
- 套用學科：物理學，農學，水文學等
- 相關作用力：毛細作用力
- 例子：植物吸收水分、毛巾吸汗等
毛細作用力,毛細原理,毛細現象舉例,
毛細作用力
如果把直徑很細的玻璃管（稱毛細管）插人盛有水的容器中，水即沿著管內壁自動地上升，水呈凹面，並且高出容器皿的液面，這種能使水在毛細管中自動上升的力，稱為毛細作用力。水是潤濕玻璃管壁的，潤濕管壁的液休在毛細管中是上升的。如果一種液體不潤濕管壁，如水銀在毛細管中是下降的，水銀呈凸面，並且低於容器里的液面。如右圖所示。
水在毛細管中上升，水銀在毛細管中下降
水在毛細管中上升，水銀在毛細管中下降毛細原理
在自然界和日常生活中有許多毛細現象的例子，植物莖內的導管就是植物體內的極細的毛細管,它能把土壤里的水分吸上來。磚塊吸水、毛巾吸汗、鋼筆吸墨水都是常見的毛細現象。在這些物體中有許多細小的孔道起著毛細管的作用，液體的表面張力、內聚力和附著力的共同作用使水分可以在較小直徑的毛細管中上升到一定的高度，稱之為毛細現象。
液體為什麼能在毛細管內上升或下降呢?我們已經知道,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液柱所受的重力相等時,管內的液體停止上升，達到平衡。同樣的分析也可以解釋不浸潤液體在毛細管內下降的現象。
將內徑很小的管子──毛細管插入液體中，管內外液面產生高度差的現象，又稱毛細作用。當構成毛細管的固體材料為液體潤濕時，管中液面升高並呈凹狀；不潤濕時，管中液面下降並呈凸形。由於管中液面彎曲而在液面下產生的附加壓強稱為毛細壓強。管中液面為凸面時，附加壓強為正；反之為負。
若毛細管的內徑為r，管材與液體的接觸角為
，液體的密度為
，表面張力係數為γ(σ) ，則由彎曲液面下的附加壓強公式，可得到管中液面上升(或下降)的高度h
若毛細管的內徑為r，管材與液體的接觸角為
液柱上升高度是：
- h----液體在毛細管中上升的高度，（cm）；
- γ(σ) ---液體的表面張力係數，mN/m；
- θ---液體表面對固體表面的接觸角,（°）
- ρ---液體密度，g/cm3
- g = 重力加速度，cm/s2
- r = 毛細管的半徑，cm
由上式可知，液體在毛細管中上升的高度與表面張力係數和接觸角餘弦的乘積成正比，與毛細管的內徑，液體的密度和重力加速度成反比，式中g為重力加速度。故當管的內徑過大時,h很小，此時管內外的高度差即難以觀察出。
根據此方程式，理論上在1m寬的管中，水可以上升0.014 mm（因此極不容易被察覺）；另外在1 cm寬的管中，水可以上升1.4 mm；而在半徑0.1 mm 的毛細管中，水可以上升14 cm。
毛細現象舉例
毛細現象在自然界、科學技術和日常生活中都起著重要作用。大量多孔性的固體材料在與液體接觸時即出現毛細現象。紙張、紡織品、粉筆等物體能夠吸水就是由於水能夠潤濕這些多孔性物質從而產生毛細現象。人們在工程技術中，常常利用毛細現象使潤滑油通過孔隙進入機器部件中去潤滑機器。
植物所以能夠通過根和莖把土壤中的水和養分吸收到機體中來，部分原因就是憑藉機體中毛細管的毛細作用。在動物的組織中，毛細現象也到處可見，而且對於維持動物的生命有巨大意義。
