毛細現象

小時候就作過毛細管的相關實驗，管徑越小則水位上升越高。高中物理對這個現象的探討也僅止於表面張力跟水柱重量的力平衡而已。對於這段上升的水柱所獲得的位能的能量來源似乎並沒有著墨。課後跟高中物理老師討論，他也沒有明確的回答，只說可能跟自由能有關。敝人求學總是不求甚解，所以也沒深究，自己空想了一些情況，並沒有實驗證明之。



1. 管徑越細，水位上升越高；如果假設管徑 m 的毛細管可以讓水面上升 h 公尺，那如果把管子鋸短或是把毛細管沉到只露出水面不到 h 公尺的情況下 (e.g. h/2)，會發生什麼事?

a. 水會不斷溢出管外然後流下來。(這不就是永動機了嗎? 肯定不可能的)

b. 水面會升到 h/2 與管頂切齊。但是其介面的弧度是...?



2. 如果水面上升到 h，然後在 h/2 鑽一個小孔，水面會作什麼樣的變化?



3. 假設管壁可以作的很薄，將這個管徑 m的毛細管插在管徑 n 的毛細管中間，總水面上升高度是否能比 h 還高?



4. 在密閉且空氣中水蒸氣飽和的情況下，擺三根不同管徑的量筒，使三個水位一樣高，在這個情況之下，水分子會傾向往管徑最小的量筒凝結。所以過了時間 t 後，管徑小的量筒會最快滿，然後是第二個量筒水位上升。那如果，我將小管徑的量筒擺在 L 公尺高的地方，那麼水分子往該量筒凝結的結果是該水分子平白增加了 mgL 的位能。我的想法是，這些水分子可以往高處跑，是由周遭吸收熱能q，才能在高處凝結再放出 q-mgL 的熱量出來。所以如果可以精密量測的話，應該是可以量出溫度的變化

5. 如果是在無重力環境之下, 毛細現象又會產生什麼奇妙的效果呢? 如果在太空站中將很長的毛細管的 另一端跟水團接觸。似乎水就會這麼一直被吸進去毛細管中，這動能怎麼來的呢? 真神奇