相信絕大多數(shù)人都聽說過水的毛細(xì)現(xiàn)象，也叫毛細(xì)管現(xiàn)象。毛細(xì)管現(xiàn)象，具體來說就是指直徑很小兩端開口的細(xì)管豎直插入液體中，由于表面張力的作用，管中的面會(huì)發(fā)生上升或下降的現(xiàn)象。毛細(xì)現(xiàn)象生活中很常見的現(xiàn)象。

1、高樹存活

我們總會(huì)看見,在植物園中,甚至是馬路上,都有很多高大的樹木屹然挺立。這么高的樹,水分是如何輸送到頂端而使它存活的呢?其實(shí)水被送到樹頂?shù)膭?dòng)力之一就是毛細(xì)現(xiàn)象。通過樹干內(nèi)的“水管”即毛細(xì)管。

另外還有3種力量:根壓、蒸騰拉力和內(nèi)聚力。

蒸騰拉力是樹葉受光照、風(fēng)吹等原因,使大量水分從葉子表面蒸發(fā)出去而產(chǎn)生的力。葉子的表皮細(xì)胞因光照等原因失水后,就向內(nèi)部的葉肉細(xì)胞吸水來彌補(bǔ)損失;葉肉細(xì)胞也“如法炮制”,向葉脈吸水;葉脈又向葉柄吸水;葉柄再向枝干吸水……依此推下去,蒸騰拉力就把樹干內(nèi)導(dǎo)管中的水(由毛細(xì)現(xiàn)象、根壓和內(nèi)聚力送上來)吸到樹頂?shù)娜~子中來了。而這一系列的“吸”,都離不開毛細(xì)現(xiàn)象。

2、墻腳潮濕

許多同學(xué)可能會(huì)遇到這樣的問題,裝修好不久的房子,內(nèi)墻腳老是濕漉漉的。但是鑿開了墻腳,看見并沒有水管之類的設(shè)施漏水,可墻內(nèi)也是濕漉漉的,但卻不知道這些水從哪里來?

原來,這是地下水因?yàn)槊?xì)現(xiàn)象沿著毛細(xì)管(由墻體內(nèi)的空隙組成)上升的結(jié)果。這種現(xiàn)象,在老舊的磚混結(jié)構(gòu)墻或現(xiàn)在那些質(zhì)量差的疏松混凝土(通常是水泥質(zhì)量差或不夠分量)墻中很常見。所以,除了建筑時(shí)要做好墻體底部的防水層(例如鋪油氈)和外墻防水層之外,在裝修時(shí)還要用專門的防水劑做好內(nèi)墻防水層,以徹底切斷這些毛細(xì)管。其中,外墻防水層防止雨水等從室外滲入室內(nèi),內(nèi)墻防水層防止墻內(nèi)水分滲出損害墻面和防止室內(nèi)水分進(jìn)入墻體而損害墻體。這對廚房、廁所兼浴室等潮濕的房間尤為重要。最容易忽略的是,某些建筑商沒有按規(guī)定在墻體的底部和地基之間做防水層,致使地下水沿墻體內(nèi)的毛細(xì)管上升。

3、含羞泉

四川廣源縣龍門山陳家鄉(xiāng)山上的“含羞泉”的地層里有許多縫隙構(gòu)成的毛細(xì)管。所以,每當(dāng)人們把石頭扔入泉中產(chǎn)生聲音的震動(dòng)時(shí),泉水就像害羞的大姑娘那樣“含羞”消失了。泉水震動(dòng)的壓力,阻遏地下水沿毛細(xì)管上升。但過了一會(huì)兒泉水又會(huì)重新流出來。震動(dòng)停止后壓力消失,地下水沿毛細(xì)管上升。

4 其他現(xiàn)象

如果我們早晨上學(xué)走得匆忙,就把毛巾胡亂扔進(jìn)臉盆中(但毛巾的一端垂吊在臉盆外),晚上歸來的時(shí)候,就會(huì)看到滿地的水。這是毛細(xì)現(xiàn)象惹的禍。餅干、吸水紙或磚塊等吸水、毛巾吸汗、粉筆吸墨水,也是因?yàn)槊?xì)現(xiàn)象。吸水性優(yōu)良的餐巾紙廣泛取代了傳統(tǒng)的手帕,成為用餐時(shí)及其他場合擦干手上的水等的常用物品。它和“尿不濕”一樣能大量吸水的“奧秘”在于,疏松的紙質(zhì)形成許多空隙,因而毛細(xì)現(xiàn)象顯著。這也是它們和不吸水的普通光滑紙區(qū)別。過去的桐油燈、煤油燈,以及實(shí)驗(yàn)室的酒精燈中的液體燃料,之所以能自動(dòng)升高到燈芯的頂端,靠的也是毛細(xì)現(xiàn)象。利用吸水紙(例如衛(wèi)生紙)等的吸水性質(zhì),可以輕易吸掉不小心滴落在書上的墨汁;同樣的方法可吸去衣物上的蠟漬(要同時(shí)在衣物無蠟的那一面用電吹風(fēng)加熱)、油漬等。

宏觀角度上來講，毛細(xì)管效應(yīng)來自于液體與固體接觸面的浸潤性和表面張力，按照Young-Laplace公式可以具體計(jì)算不同液體在不同表面到底存在多少張力，不同管徑的毛細(xì)管會(huì)帶來液面的多少變化；

微觀角度來講，液體的表面張力是液體分子和固體材料表面作用的體現(xiàn)，比如玻璃和水，普通的硅酸鹽玻璃表層是大量羥基結(jié)構(gòu)，和水分子以及水電離出的質(zhì)子以及氫氧根離子之間存在著不小的氫鍵作用，體現(xiàn)到宏觀就是水在玻璃表面有很好的浸潤性和很高的表面張力。

下面我們以平時(shí)點(diǎn)板子的玻璃毛細(xì)管為例，以便形象地說明毛細(xì)管現(xiàn)象原理：

玻璃的光滑表面有Si和O的未成鍵電子分布，能與水分子產(chǎn)生很強(qiáng)的相互作用，使水分子傾向于附著到玻璃表面。所以當(dāng)我們把一根毛細(xì)管插進(jìn)水里，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)毛細(xì)管中的液面向下凹陷：

而這個(gè)凹陷的表面，就導(dǎo)致了張力分布的變化

在一個(gè)完全平整的液面表面，張力為水平，合力為0而在曲面上，任意選取一條封閉邊界，會(huì)發(fā)現(xiàn)向外與向內(nèi)的張力不在同一平面上，其中向外的張力合力向上，向內(nèi)的張力合力向下。而總的合力指向上方。假設(shè)該凹面曲率均勻，那么張力造成的總合力指向曲率中心，在此處是豎直向上的。該向上的合力導(dǎo)致的附加壓力可以由Young-Laplace公式的球面形式推出：

其中，P8為表面張力導(dǎo)致的液面收到的向上的壓強(qiáng)（附加壓力），為表面張力，R 為液面的曲率半徑。

視液面曲率均勻，則我們可以通過接觸角和毛細(xì)管的半徑來得到該液面的曲率半徑

在豎直向上的附加壓力的作用下，液面不斷上升，直到該附加壓力與重力平衡

其中為毛細(xì)管中液面高于初始液面的高度，括號中的為液體密度減去空氣密度的差值，以下記作

于是我們可以得到液面的最終高度：

結(jié)論：表面張力越大、毛細(xì)管半徑越小、液體密度越小，液面的最終高度越高。

1、毛細(xì)管作用雖然對于植物的吸水有極大的幫助，但是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中毛細(xì)現(xiàn)象也會(huì)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有負(fù)面影響。土壤里有很多毛細(xì)管，地下的水分經(jīng)常沿著這些毛細(xì)管上升到地面上來。如果要保存地下的水分，就應(yīng)當(dāng)鋤松地面的土壤，破壞土壤表層的毛細(xì)管，以減少水分的蒸發(fā)。

2、建筑房屋的時(shí)候，在砸實(shí)的地基中毛細(xì)管又多又細(xì)，它們會(huì)把土壤中的水分引上來，使得室內(nèi)潮濕。建房時(shí)在地基上面鋪油氈，就是為了防止毛細(xì)現(xiàn)象造成的潮濕。

3、在水文學(xué)中，毛細(xì)現(xiàn)象常用來解釋土壤對水的吸引力;在土壤中，水分會(huì)由較潮濕處移動(dòng)到干燥處，即是毛細(xì)現(xiàn)象所致。

4、毛細(xì)現(xiàn)象也是眼淚能夠自眼睛不斷流出的必要因素。

5、現(xiàn)今某些材質(zhì)的運(yùn)動(dòng)衣料，會(huì)透過毛細(xì)現(xiàn)象吸汗。

6、化學(xué)家常利用毛細(xì)現(xiàn)象來進(jìn)行薄板層析(薄板色譜分析)。

7、自來水筆的筆管也是通過毛細(xì)現(xiàn)象維持筆頭濕潤

8、紙巾即是透過毛細(xì)現(xiàn)象吸收液體，其充滿細(xì)孔的材質(zhì)使得液體能夠被紙巾吸收。

9、海綿有非常多的細(xì)小孔洞(相當(dāng)于毛細(xì)管)，這使得海綿能夠吸收大量的液體。

10、蠟燭芯將蠟引到火附近。

空調(diào)中毛細(xì)管的功能是將冷凝器來的高壓氟利昂制冷劑節(jié)流降壓成低壓氟利昂制冷劑，而后到蒸發(fā)器中汽化吸熱，實(shí)現(xiàn)制冷過程。制冷劑通過毛細(xì)管產(chǎn)生的壓力降隨毛細(xì)管長度，內(nèi)徑及內(nèi)壁粗糙度而變，毛細(xì)管越長、內(nèi)徑越細(xì)和內(nèi)壁越粗糙，則產(chǎn)生的壓力降越大。

每一臺空調(diào)器都配有一根與制冷系統(tǒng)匹配的毛細(xì)管。制造廠對每一根毛細(xì)管的流量均做測定，所以在維修空調(diào)器時(shí)，不能隨意更換。

空調(diào)器蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力的調(diào)整，可以用改變毛細(xì)管長度或內(nèi)徑的方法來達(dá)到。若要提高蒸發(fā)溫度，可以縮短毛細(xì)管的長度或增加毛細(xì)管的內(nèi)徑;若要降低蒸發(fā)溫度，則可加長毛細(xì)管的長度或減少毛細(xì)管的內(nèi)徑。

在日常工作中，有些人誤認(rèn)為增加毛細(xì)管的直徑，就可增加制冷劑的流量，從而使空調(diào)器的制冷量增加。

但事實(shí)上并非如此，毛細(xì)管的內(nèi)徑增加，使制冷劑通過毛細(xì)管的壓降減少，從而導(dǎo)致其蒸發(fā)溫度上升，使空氣與制冷劑熱交換溫差縮小，因而影響換熱效果，使空調(diào)器制冷量下降。

所以每一臺空調(diào)器出廠時(shí)，都要配上一根與制冷系統(tǒng)完全匹配的毛細(xì)管，以使空調(diào)器在規(guī)定的制冷量測試工況下獲得最大的制冷量。若隨便更換，則必然會(huì)使毛細(xì)管與制冷系統(tǒng)不匹配，從而使制冷量下降。