虹吸现象与毛细现象

2023年4月24日发(作者：乌木的寓意和象征)

虹吸现象与毛细现象

江苏省泗阳县李口中学 沈正中

虹吸现象及其原理

虹吸现象：将一根盛满液体的软管两头用手指堵住，一端放进一

个装有液体的容器中（必须浸没在液面下，两端手指都不能松开），

另一端放在容器外侧，只要外端的管口位置低于内侧的管口，这时同

时松开堵住的手指，容器中的液体就会源源不断流出，这就是虹吸现

象。

虹吸现象原理：是利用压差，当外侧管口低于内侧管口时，两个

管口位置就形成高度差，这段液体的高度差就会形成一定的压强，这

就是虹吸现象的动力源，松开手指后，液体就会在这个压力差的作用

下发生流动，高差越大，液体流动越快。

所以实质上，虹吸原理就是连通器的原理，加在密闭容器里液体

上的压强，处处都相等。

毛细现象及其的原理

浸润和不浸润：在洁净的玻璃板上放一滴水银，它能够滚来滚去

而不附着在玻璃板上。把一块洁净的玻璃板浸入水银里再取出来，玻

璃上也不附着水银。这种液体不附着在固体表面上的现象叫做不浸

润。对玻璃来说，水银是不浸润液体。

在洁净的玻璃上放一滴水，它会附着在玻璃板上形成薄层。把一

块洁净的玻璃片浸入水中再取出来，玻璃的表面会沾上一层水。这种

液体附着在固体表面上的现象叫做浸润。对玻璃来说，水是浸润液体。

同一种液体，对一种固体来说是浸润的，对另一种固体来说可能

是不浸润的。水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡。水银不能浸润玻璃，

但能浸润锌。

把浸润液体装在容器里，例如把水装在玻璃烧杯里，由于水浸润

玻璃，器壁附近的液面向上弯曲，把不浸润液体装在容器里，例如把

水银装在玻璃管里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近的液面向下弯曲。

在内径较小的容器里，这种现象更显著，液面形成凹形或凸形的弯月

面。

毛细管及其毛细现象（又称毛细管作用或毛细作用）：浸润液体

在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象，叫做毛细现

象。能够产生明显毛细现象的管子叫做毛细管。

毛细原理：液体表面类似张紧的橡皮膜，如果液面是弯曲的，它

就有变平的趋势。因此凹液面对下面的液体施以拉力，凸液面对下面

的液体施以压力。浸润液体在毛细管中的液面是凹形的，它对下面的

液体施加拉力，使液体沿着管壁上升，当向上的拉力跟管内液柱所受

的重力相等时，管内的液体停止上升，达到平衡。同样的分析也可以

解释不浸润液体在毛细管内下降的现象。

液体在细管中时液面呈凹或凸状、以及多孔材质物体能吸收液体

皆为此现象所致。

把几根内径不同的细玻璃管插入水中，可以看到，管内的水面比

容器里的水面高，管子的内径越小，里面的水面越高。把这些细玻璃

管插入水银中，发生的现象正好相反，管子里的水银面比容器里的水

银面低，管子的内径越小，里面的水银面越低。

水的毛细现象，毛细管常被用来作为说明毛细现象，当细玻璃管

底部置于液体中(例如水)时，管壁对水的附着力便会使液面四周稍比

中央高出一些；直到液体内聚力已经无法克服其重量时，才会停止继

续上升。在毛细管中，液柱重量与管径的平方成正比，但是液体与管

壁的接触面积只与管径成正比；这使得较窄的毛细管吸水会比较宽的

毛细管来得高。例如，一根管径0.5毫米的玻璃细管，理论上能够将

水抬升2.8厘米，但实际观察时其高度会略低些。

汞的毛细现象，在某些液体与固体的组合中，与毛细管吸水的状

况略为不同，例如细玻璃管与水银(汞)，汞柱本身的原子内聚力大于

汞柱与管壁之间的附着力，故汞柱液面中央会稍比四周凸起，这和毛

细管吸水的状况恰为相反。

在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子。植物茎内的导管

就是植物体内的极细的毛细管，它能把土壤里的水分吸上来。砖块吸

水、毛巾吸汗、粉笔吸墨水都是常见的毛细现象。在这些物体中有许

多细小的孔道，起着毛细管的作用。

有些情况下毛细现象是有害的。例如，建筑房屋的时候，在砸实

的地基中毛细管又多又细，它们会把土壤中的水分引上来，使得室内

潮湿。建房时在地基上面铺油毡，就是为了防止毛细现象造成的潮湿。

水沿毛细管上升的现象，对农业生产的影响很大。土壤里有很多

毛细管，地下的水分经常沿着这些毛细管上升到地面上来。如果要保

存地下的水分，就应当锄松地面的土壤，破坏土壤表层的毛细管，以

减少水分的蒸发。

从上面的叙述，可看出虹吸现象和毛细现象是不一样的，它们的

原理不同。