毛细上升高度

概述

毛细管中的水表面是一个弯月面，从而使其表面积增大，而一旦液面增大，水的表面张力和收缩作用，促使液面要恢复水平，于是使得毛管内水随之上升，以减少表面积，这样直到表面张力向上的拉引作用与管内升高的液柱重量达到平衡为止，管内的水才停止上升。这种使液体在管内上升的湿润力就是毛管力。

原理

毛管力可分解为与管壁平行的力P以及与管壁垂直的力，其中与管壁平行分力是使管内液体上升的有效作用力，其值为：

使水分上升的作用力为有效作用力P乘以管之圆周长，即

如以H表示毛管水上升达到平衡时的水柱高度，则毛管力需要克服的重力为：

当毛管力与重力相平衡时，毛管水上升达到最高，即

式中：r——毛管半径，m。

ρ----液体的密度，

g-----重力加速度

σ----液体的表面张力 牛顿/m

θ――为弯月面与毛管之间的夹角

当毛管完全湿润时，,常温下牛顿/m,

则

如果毛管力换算成以米为单位的水柱高度Pc，则不难得知，在数值上毛管力等于最大毛细上升高度H：

可见，毛管力与毛细管半径成反比，毛管愈细毛管力愈大，毛细上升高度愈高。