什么是毛細(xì)現(xiàn)象在生物中有什么體現(xiàn)
毛細(xì)現(xiàn)象在一些線度小到足以與液體彎月面的曲率半徑相比較的毛細(xì)管中發(fā)生的現(xiàn)象。那么你對(duì)毛細(xì)現(xiàn)象了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于毛細(xì)現(xiàn)象的內(nèi)容，希望大家喜歡!
毛細(xì)現(xiàn)象的簡介
毛細(xì)現(xiàn)象(capillarity) 在一些線度小到足以與液體彎月面的曲率半徑相比較的毛細(xì)管中發(fā)生的現(xiàn)象。毛細(xì)管中整個(gè)液體表面都將變得彎曲，液固分子間的相互作用可擴(kuò)展到整個(gè)液體。日常生活中常見的毛細(xì)現(xiàn)象，如水因能潤濕玻璃而會(huì)在細(xì)玻璃管中升高;反之，水銀卻因不能潤濕玻璃而在其中下降。究其原因，全在于液體表面張力和曲面內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用。
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(shì).因此凹液面對(duì)下面的液體施以拉力，凸液面對(duì)下面的液體施以壓力。浸潤液體在毛細(xì)管中的液面是凹形的，它對(duì)下面的液體施加拉力，使液體沿著管壁上升，當(dāng)向上的拉力跟管內(nèi)液柱所受的重力相等時(shí)，管內(nèi)的液體停止上升，達(dá)到平衡。同樣的分析也可以解釋不浸潤液體在毛細(xì)管內(nèi)下降的現(xiàn)象。
毛細(xì)作用，是液體表面對(duì)固體表面的吸引力。毛細(xì)管插入浸潤液體中，管內(nèi)液面上升，高于管外，毛細(xì)管插入不浸潤液體中，管內(nèi)液體下降，低于管外的現(xiàn)象。毛巾吸水，地下水沿土壤上升都是毛細(xì)現(xiàn)象。 在潔凈的玻璃板上放一滴水銀，它能夠滾來滾去而不附著在玻璃板上。把一塊潔凈的玻璃板浸入水銀里再取出來，玻璃上也不附著水銀。這種液體不附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做不浸潤。對(duì)玻璃來說，水銀是不浸潤液體。
在自然界和日常生活中有許多毛細(xì)現(xiàn)象的例子。植物莖內(nèi)的導(dǎo)管就是植物體內(nèi)的極細(xì)的毛細(xì)管，它能把土壤里的水分吸上來。磚塊吸水、毛巾吸汗、粉筆吸墨水都是常見的毛細(xì)現(xiàn)象。在這些物體中有許多細(xì)小的孔道，起著毛細(xì)管的作用。
有些情況下毛細(xì)現(xiàn)象是有害的。例如，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。
水沿毛細(xì)管上升的現(xiàn)象，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響很大。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)。
毛細(xì)生物現(xiàn)象
毛細(xì)現(xiàn)象與植物飲水
毛細(xì)現(xiàn)象在生物學(xué)中有廣泛的應(yīng)用，如動(dòng)植物的毛細(xì)血管，鋤松土壤以破壞土壤的毛細(xì)管，減少表面水分的蒸發(fā)等。本文就部分毛細(xì)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)與植物體的毛細(xì)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，以此了解物理學(xué)與生物學(xué)綜合的意義。
1、根和莖的毛細(xì)現(xiàn)象
根是維管植物由胚根發(fā)育而來的體軸的地下部分。由主根及其許多側(cè)根構(gòu)成根系。主要的功能是為了固著植物體和支持地上部，并從土壤中吸收水和溶于水中的無機(jī)養(yǎng)料，亦有運(yùn)輸、貯存和合成某些有機(jī)物質(zhì)的功能，并能向外分泌代謝廢物。根尖表皮細(xì)胞向外突出的毛狀物稱為根毛，是根吸收水分和無機(jī)鹽的主要部分。
由于根的上述功能，在進(jìn)行植物吸收水分的教學(xué)時(shí)，一般用有根的鳳仙花進(jìn)行吸收水分實(shí)驗(yàn);將鳳仙花插入有紅墨水的水杯中，水面上滴入植物油，杯口用脫脂棉堵塞，以減少蒸發(fā)。靜置十多小時(shí)后，首先觀察液面的下降。為了說明植物吸收水分導(dǎo)致液面下降，可以進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，幾只杯子的水同樣多，水面滴入同樣多的植物油，并都用脫脂棉塞住瓶口，經(jīng)過同樣長的時(shí)間后，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。后者只需幾個(gè)小時(shí)。
事實(shí)上，直接用莖來做實(shí)驗(yàn)，同樣可以看到紅色墨水上升的現(xiàn)象。莖是維管植物由胚芽發(fā)育而來的體軸部分。其主要功能出是輸導(dǎo)及支持。如果我們用蠶豆、油菜、蔥、柳枝、松樹及菊花的莖等，插入到紅色水中，幾個(gè)小時(shí)后，就可以在莖的表皮下觀察到水的上升現(xiàn)象，在花瓣和葉脈上也可見紅色。
2、植物的蒸騰作用
植物體能由根、莖輸送水分，主要由根床(地下水的壓力)、毛細(xì)現(xiàn)象和蒸騰作用。大氣壓由于互相抵消，不應(yīng)是主要原因。
蒸騰作用主要是由葉下表面的氣孔產(chǎn)生。將密閉的塑料袋扎在植物的樹葉上，在陽光下很快就會(huì)有大量水珠在塑料袋中形成。這一蒸發(fā)導(dǎo)致植物要不斷地從根莖中輸送水分。
葉下表皮的氣孔觀察也是很有趣的活動(dòng)。用蠶豆葉或蔥葉，由刮胡刀片在葉背面淺淺劃一小方塊，再用及時(shí)貼揭下表皮，并用酒精洗(或用刀片刮)去葉綠體，然后直接貼到載玻片上，就可以用顯微鏡觀察氣孔了。
葉的氣孔在早晨張開的較大，中午太熱，為了減少蒸發(fā)量，張開的小。為了觀察氣孔，顯然應(yīng)選擇在早晨摘取的葉子。證明這一結(jié)論也是一項(xiàng)有趣的研究活動(dòng)。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，并盡可能用同樣處理方法，在顯微鏡下觀察，結(jié)果是早晨的葉子氣孔多且大。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了比較莖中存在的毛細(xì)現(xiàn)象與蒸騰作用的大小，進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)：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(gè)紅色水的瓶中，結(jié)果，莖中都有紅色水上升，而沒有去掉葉子的莖上升的時(shí)間長。
莖能傳輸水分與蒸騰作用有關(guān)，同時(shí)葉的氣孔能進(jìn)行蒸騰，也是通過葉的毛細(xì)現(xiàn)象來傳輸水分的。
毛細(xì)現(xiàn)象的公式
液柱上升高度是：h=2γcosθ/(ρgr)
此處，
γ= 表面張力;θ= 接觸角;ρ= 液體密度;g= 重力加速度;r= 細(xì)管半徑。
當(dāng)θ>90度，這表示彎液面為凸面;同時(shí)h<0，表示流體在毛細(xì)管下降，即汞在玻璃管的情況。
對(duì)于在海平面上，裝了水的玻璃管，
γ= 0.0728 J/m θ= 20° ρ= 1000 kg/m3 g= 9.8 m/s 液柱高度為：
根據(jù)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(xì)管中，水可以上升14 cm。
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