毛细管能引水长流吗

把一根直径很小的玻璃管插入水槽中，你将会看到水液会沿着玻璃管壁上升，这就是毛细现象。这根小管子就称之为毛细管。有人不竟要问， 如果毛细管比水柱短，水会不会从毛细管上端喷出来呢？或者如下图所示，将五个材料相同、内径相同的毛细管一同插入水槽中，你会看到什么现象呢？

你会发现，B 管虽然比 A 管中水柱要低，但 B 管上端并不会产生“喷泉”；C 管的出口虽然也低于 A 管中的水柱，可 C 管并不象水龙头那样出水；D 管、E 管的管口甚至比水槽中的水平面还低，但水仍无法从这两个毛细管中流出来，这是什么原因呢？

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毛细现象图示

仔细观察一下 A 管中的水面形状你就会明白为什么会产生这种现象了。在 A 管中，水面呈现凹面，圆弧形，这种形状使得水面下靠近液面处的压强比大气压强 P0 小。假设水表面张力系数为? ，凹面的曲率半径为 R， 则 A 管中靠近水面处的压强（暂时不考虑水柱高度差）为：

P＝P0

− 2α

R

这里由于 P0＞P，所以管中水柱上升，利用水柱产生的压强来补偿这两个压强差值。若玻璃管越小，液面的曲率半径 R 将越小，（P0-P）将越大， 水柱也会上升越高，即水柱上升的高度是与液面的曲率半径有关的。这时我们再来考查其它几个管子中水柱的情况。

B 管比 A 管中水柱短，若要维持 B 管中水不流出来，只有水柱液面改变形状，即增大曲率半径，事实上，水柱上升到 B 管口后，水面沿管壁扩张，从而使水面的凹曲率半径变大，因而水不会流出来。

C 管及 D 管、E 管也可以同样分析，所不同的是，在 D 管和 E 管中，水柱表面已在水槽水面之下，这时水面将由凹面变为凸面，即曲率半径为负值，从而维持水柱面上二点的压强与水槽液面的压强通过水柱来平衡。只有当 E 管进一步下降到离水槽水面某高度之下时，液面已无法承受水柱的压力，水才会通过毛细管流出。