高山流水

人們常說：人往高處走，水往低處流。但在日常生活中，卻不乏水往高處流的例子。

水的流向取決于水受力的方向。地面上的水受到地球引力作用，才會(huì)向低處流，這是司空見慣的現(xiàn)象。但是，假如水受到的力除了向下的重力外，還有向上的力，而且這兩個(gè)力的合力又是向上的話，那么水就會(huì)按照合作用力的方向流動(dòng)了。比如，抽水機(jī)中的水可以向上流；漲潮是因?yàn)樵虑驅(qū)Ｋ形?，?huì)使海水涌向岸邊；將一支細(xì)的吸管插入水中，會(huì)看到水從吸管中上升了一定高度，而且吸管越細(xì)，水上升的高度越高。液體在吸管中上升還是下降，與固體和液體之間的浸潤(rùn)性有關(guān)。

國(guó)際空間站上種植的豌豆葉上飄浮著水珠，這是失重環(huán)境中特有的現(xiàn)象

“和平”號(hào)空間站上的航天員在展示一個(gè)水分配器

粗細(xì)不同的毛細(xì)管中，液體上升的高度不同

浸潤(rùn)是指液體與固體接觸時(shí)，液體會(huì)附著在固體表面的現(xiàn)象。不浸潤(rùn)則是指液體與固體接觸時(shí)，液體不能附著在固體表面上。液體與固體是否浸潤(rùn)，由組成固體和液體物質(zhì)的分子之間相互作用的特性決定。例如，水能浸潤(rùn)玻璃，所以水滴在玻璃表面就會(huì)鋪展開來；水與石蠟不相浸潤(rùn)，所以在石蠟表面，水滴收縮成球形水珠，很容易滾動(dòng)。插入水中的吸管，內(nèi)壁被水浸潤(rùn)，管中液面就上升；如果水不浸潤(rùn)吸管內(nèi)壁，液體在管中就會(huì)下降。浸潤(rùn)液體在細(xì)管里升高的現(xiàn)象和不浸潤(rùn)液體在細(xì)管里降低的現(xiàn)象叫做毛細(xì)現(xiàn)象，能夠產(chǎn)生明顯毛細(xì)現(xiàn)象的管叫做毛細(xì)管。

水在細(xì)管中上升的高度還與毛細(xì)管的粗細(xì)有關(guān)系，當(dāng)管越細(xì)時(shí)，水在管中上升的高度就越高。那么，水在毛細(xì)管中能夠上升到什么高度呢？通過流體靜力學(xué)可以計(jì)算出來，水在內(nèi)直徑為1毫米的玻璃毛細(xì)管中上升的高度不過3厘米，而在內(nèi)直徑為1/10毫米的毛細(xì)管中將上升30厘米。如果我們把內(nèi)直徑較粗的玻璃管插進(jìn)水中時(shí)，就幾乎觀察不到毛細(xì)現(xiàn)象。

在失重環(huán)境中，重力作用沒有了，流體靜壓力梯度也就消失了，水在管中的上升就不僅局限于很細(xì)的毛細(xì)管了。德國(guó)物理學(xué)家斯坦奇等人在微重力條件下做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他們使用的液體材料是一種氟液（型號(hào)FC-77），圓管材料為樹脂玻璃。對(duì)比情況是，在地面重力條件下，液體在圓管中幾乎沒有上升。這是因?yàn)槊?xì)力與重力作用相互抵消，雖然毛細(xì)力是向上的，但向下的重力阻止了液體上升。在微重力條件下，圓管中的液面不斷上升，4.6秒之后，液體在圓管中就上升了70毫米～80毫米。之所以出現(xiàn)這么大的差別，是因?yàn)樵谖⒅亓l件下，重力作用消失，毛細(xì)作用就明顯顯現(xiàn)出來了。