水如何利用表面张力克服地心引力并作功?

来源：学生作业帮编辑：百度作业网作业帮分类：物理作业时间：2024/07/31 01:48:56

水如何利用表面张力克服地心引力并作功?
水能够顺着直径很小的管径上升,例如水在植物中的提升.那么水提升的势能是从何转化而来的呢?
还有可以顺着细线上升。

我看楼上几位都没说到点子上,关键是浸润是如何产生的!浸润是由于玻璃管中的二氧化硅分子与水分子之间的吸引力大于水表面层中各水分子之间的引力（这个引力的宏观表现就是水的表面张力）,这样在水与细管壁接触时,水分子就不断被还未与水接触的管壁上的二氧化硅分子往上拉.如果完全没有表面张力,那将有一薄层水分子被一直往上拉（管中间的液面则不会上升）,最终会被拉出管口（低温液氦的超流现象的部分原因就与此类似）,如此一来,水的表面将变得很大.但实际存在的表面张力会尽量缩小水的表面,于是,一小段水柱被拉起,直到这个水柱的重量等于管壁对水向上的拉力（至于为何管越细水柱越高,我只提示一下：管壁的拉力与管径成正比,而那段水柱的重力则与管径的平方成正比,详细的原因自己思考吧!）.
二氧化硅分子与水分子之间在相距较远时是吸引力,相应的分子势能与两种分子较接近时相比更大,这样在拉起水柱的过程中,许许多多的水分子与二氧化硅分子的间距由大变小,各分子间的一部分分子势能不断释放出来就转化为水柱的重力势能.
水表面的弯月状在水柱上升过程中几乎没有改变,这说明与表面张力相应的水表面层中各部分之间的相对位移几乎为零,这也说明水表面张力没做什么功（要说它还是做了一点儿功,那就是在最开始,水面由平的变成弯月状,但此时表面张力做的是负功,反而要吸收一点儿能量!）.
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