毛細現象

液體表面類似張緊的橡皮膜，如果液麪是彎曲的，它就有變平的趨勢。因此凹液麪對下面的液體施以拉力，凸液麪對下面的液體施以壓力。浸潤液體在毛細管中的液麪是凹形的，它對下面的液體施加拉力，使液體沿着管壁上升，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 ^[3]  。

毛細作用，是液體表面對固體表面的吸引力。毛細管插入浸潤液體中，管內液麪上升，高於管外液麪；毛細管插入不浸潤液體中，管內液體下降，低於管外液麪。這種現象就是毛細現象 ^[4]  。

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，它能把土壤裏的水分吸上來。磚塊吸水、毛巾吸汗、粉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，起着毛細管的作用 ^[5]  。

有些情況下毛細現象是有害的。例如，建築房屋的時候，在砸實的地基中毛細管又多又細，它們會把土壤中的水分引上來，使得室內潮濕。建房時在地基上面鋪油氈，就是為了防止毛細現象造成的潮濕 ^[5]  。

水沿毛細管上升的現象，對農業生產的影響很大。土壤裏有很多毛細管，地下的水分經常沿着這些毛細管上升到地面上來。如果要保存地下的水分，就應當鋤松地面的土壤，破壞土壤表層的毛細管，以減少水分的蒸發 ^[6]  。

在潔淨的玻璃上放一滴水，它會附着在玻璃板上形成薄層。把一塊潔淨的玻璃片浸入水中再取出來，玻璃的表面會沾上一層水。這種液體附着在固體表面上的現象叫做浸潤。對玻璃來説，水是浸潤液體 ^[7]  。　

同一種液體，對一種固體來説是浸潤的，對另一種固體來説可能是不浸潤的。水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟。水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鋅 ^[7]  。

浸潤液體在細管裏升高的現象和不浸潤液體在細管裏降低的現象，叫做毛細現象。能夠產生明顯毛細現象的管叫做毛細管 ^[7]  。

毛細現象的產生涉及多種因素，包括固體、液體、氣體、結構等 ^[3]  。

毛細現象中液體上升下降的高度可由下式確定：

式中，r為細管半徑；ρ為液體密度；θ為液麪與管壁的交角，它取決於液、氣種類和管壁材料等因素，對於水和潔淨的玻璃θ=0°，水銀和玻璃θ=140° ^[8]  。

根是維管植物由胚根發育而來的體軸的地下部分。由主根及其許多側根構成根系。主要的功能是為了固着植物體和支持地上部，並從土壤中吸收水和溶於水中的無機養料，亦有運輸、貯存和合成某些有機物質的功能，並能向外分泌代謝廢物。根尖表皮細胞向外突出的毛狀物稱為根毛，是根吸收水分和無機鹽的主要部分 ^[2]  。

由於根的上述功能，在進行植物吸收水分的實驗時，一般用有根的鳳仙花進行吸收水分實驗；將鳳仙花插入有紅墨水的水杯中，水面上滴入植物油，杯口用脱脂棉堵塞，以減少蒸發。靜置十多小時後，首先觀察液麪的下降。為了説明植物吸收水分導致液麪下降，可以進行對照實驗，幾隻杯子的水同樣多，水面滴入同樣多的植物油，並都用脱脂棉塞住瓶口，經過同樣長的時間後，插有鳳仙花的瓶子水面下降更明顯。還可觀察鳳仙花的葉子和莖，剪斷或揭去表皮，可以看到紅色墨水已沿莖的表皮上升。後者只需幾個小時 ^[2]  。

事實上，直接用莖來做實驗，同樣可以看到紅色墨水上升的現象。莖是維管植物由胚芽發育而來的體軸部分。其主要功能出是輸導及支持。如果用蠶豆、油菜、葱、柳枝、松樹及菊花的莖等，插入到紅色水中，幾個小時後，就可以在莖的表皮下觀察到水的上升現象，在花瓣和葉脈上也可見紅色 ^[2]  。

植物體能由根、莖輸送水分，主要由根牀（地下水的壓力）、毛細現象和蒸騰作用。大氣壓由於互相抵消，不是主要原因 ^[2]  。

蒸騰作用主要是由葉下表面的氣孔產生。將密閉的塑料袋紮在植物的樹葉上，在陽光下很快就會有大量水珠在塑料袋中形成。這一蒸發導致植物要不斷地從根莖中輸送水分 ^[2]  。

葉下表皮的氣孔觀察也是很有趣的活動。用蠶豆葉或葱葉，由刮鬍刀片在葉背面淺淺劃一小方塊，再用及時貼揭下表皮，並用酒精洗（或用刀片刮）去葉綠體，然後直接貼到載玻片上，就可以用顯微鏡觀察氣孔了 ^[2]  。

葉的氣孔在早晨張開的較大，中午太熱，為了減少蒸發量，張開的小。為了觀察氣孔，顯然應選擇在早晨摘取的葉子。證明這一結論也是一項有趣的研究活動。在同一植株（如同一棵蠶豆植株）上，分別在早晨及中午摘取多片葉子，獲得葉下表皮，並儘可能用同樣處理方法，在顯微鏡下觀察，結果是早晨的葉子氣孔多且大 ^[2]  。

實驗時，為了比較莖中存在的毛細現象與蒸騰作用的大小，進行對照實驗：分別用剪去葉子和未剪去葉子的同一種植物的莖，插入同一個紅色水的瓶中，結果，莖中都有紅色水上升，而沒有去掉葉子的莖上升的時間長 ^[2]  。

莖能傳輸水分與蒸騰作用有關，同時葉的氣孔能進行蒸騰，也是通過葉的毛細現象來傳輸水分的 ^[2]  。

用三種液體進行比較：肥皂液、風油精、水 ^[2]  。

拉伸的同一根尖嘴玻璃管，分別插入到三種液體中，上升的高度各不相同。風油精上升的高度最小，肥皂液其次 ^[2]  。

同種液體，在温度不同時，毛細現象也不同 ^[2]  。

毛細現象上升的高度差異不是十分明顯，要先用及時貼或記號筆作出標記，再用尺量 ^[2]  。