问题

为什么吸管里面的液体比杯子里面高?

回答
这背后的原理,说起来其实挺有意思的,和我们生活中的很多现象都息息相关,比如你用吸管喝饮料,你会发现,吸管里的液体,总是比你杯子里剩下的那部分要高一些。为什么会这样呢?这主要和我们平时看不见的“大气压力”以及液体本身的“表面张力”有关。

首先,我们来聊聊这个“大气压力”。你可能觉得空气轻飘飘的,没什么力量,但实际上,我们每个人,包括你手里拿着的杯子和吸管,都时时刻刻承受着来自四面八方空气的挤压,这就是大气压力。你可以想象一下,无数的空气分子在不断地撞击着我们周围的一切。这种压力,在海平面上,大约每平方厘米就有1公斤重!这股力量可不小。

现在,我们把吸管插进杯子里。一开始,吸管里的液体和杯子里的液体是齐平的,它们都受到来自杯子上方和吸管上方空气的同等大气压力。

当你开始用嘴吸允吸管时,你其实是在做一件很巧妙的事情:你把吸管内部的一部分空气抽走了,或者说,你在吸管内部制造了一个“真空”或者说“低压区”。你想想,本来吸管里和外面(杯子上方)的空气压力是差不多的,但是你一吸,吸管里的空气变少了,压力自然就下降了。

这时候,问题就来了。吸管外部(杯子上方)的空气,它依然在给杯子里的液体施加那个“1公斤/平方厘米”的大气压力。而吸管内部呢?因为你吸了,里面的空气压力变小了,甚至接近于零。

那么,结果是什么呢?就是原本在杯子里、受到内外相同大气压力挤压的液体,现在在吸管内部,它受到了来自杯子上方大气压力的“推挤”。这股大气压力,会将杯子里的液体向上“压”进吸管里。你可以把这想象成,外界的空气压力,把液体往低压区(吸管内部)推。

所以,只要你持续吸允,吸管里的液体就会被这个大气压力“托”着,越过杯子里的液面,进入你的嘴里。你会发现,只要你停止吸允,吸管里的液体马上就会因为内外压力恢复平衡而流回杯子里,吸管里的液体也就不会比杯子里高了。

还有一个小小的“助攻”力量,那就是液体的“表面张力”。你有没有仔细观察过,干净的水滴,在表面似乎会形成一个微微隆起的“小包”,而不是完全平坦的?这就是表面张力在起作用。液体分子之间会有一种相互吸引的力,使得液体的表面像一张有弹性的膜一样,想要收缩成最小的面积。

在吸管里,特别是当吸管口很细的时候,这种表面张力会进一步帮助液体“抓住”吸管壁,并且有一定的“向上爬升”的趋势。尤其是在液体刚进入吸管,或者吸管壁比较湿润的情况下,表面张力会稍微增加一点点液体在吸管里的高度。虽然这个力比大气压小得多,但在某些情况下,它也能起到一点点辅助作用,让吸管里的液体显得稍微高一些。

所以,简单来说,吸管里的液体比杯子里的高,最主要的原因是,你吸允时,在吸管内部创造了一个低压区,而杯子外面(吸管外部)的大气压力,将杯子里的液体“推”进了这个低压区,也就是推进了吸管里。表面张力则在细小的吸管中起到了辅助作用。

这整个过程,其实就是利用了大气压力的存在,以及我们通过吸允改变了吸管内部的压力。是不是挺神奇的?我们每天都在享受着大气压力带来的便利,却很少去想它究竟是如何工作的。

网友意见

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这个叫毛细现象。

干燥的吸管表面能量较高,被水覆盖后能量降低。

体系会自发的向低能态移动,因此会促进液体覆盖更多的吸管表面,液体就沿着吸管往上升了。

当液面上升需要克服的重力势能高于表面能减少时,继续上升不再有能量优势,液面就稳定在一定高度了。

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