水的力量

水的力量

水的力量可以分為微觀宏觀兩種.水的微觀力量其實就是表面張力與毛細作用力水的宏觀力量其實是指流動水的動能.

微觀:表面張力

當一滴水大到要落下來時它總是受到一些阻力.水會被拉成一絲細長的形狀當水滴太細而無法支撐自身的力量時它才會墜落.這個現象背後的道理其實就是表面張力.水分子有兩個氫原子和一個氧原子結合.一個水分子中的氫原子還會受相鄰水分子中的氫原子吸引.於是各個水分子間就這樣形成相互吸引的網絡,這種吸引力就是表面張力的起源.

一滴水 表面張力的起源
表面張力 水黽行走於水上圖

表面張力 水黽 

池塘會看到很多小蟲子到處飛他們很多都可以停留在水面之上並在水上行走.他們去所以不會掉下去就是因為水的表面張力支撐著小蟲子的身體重量.


水珠停滯於荷葉上的現象 表面張力示範圖

表面張力 荷葉上的水滴

仔細觀察荷葉上的水滴會發現水滴會自發的形成一種微微鼓起而不是平鋪於葉面.這就是表面張力的作用.重力要把水往下拉讓水滴變的平坦張力阻止了這個過程,變成半圓形狀.


表面張力 一個可包入7個人的大泡泡

表面張力 一個可包入7個人的大泡泡

水的表面層有一種特定的表面張力,它導致該層的行為像彈性,它們的球形形狀也是由於表面張力造成的。該張力導致肥皂形成一個圓球,因為球是給定體積最小的表面積的形狀。這個形狀可以明顯地被氣流所扭曲,因而可以通過向它吹氣而改變。


微觀:毛細作用力

洗刷毛對水面的那一層水分子產生細微吸引力牽引著水分子向上跑接著是上面的水分子對下面水分子間相互的吸引拉力.然後是上面的水分子對著下面的水體進行整體的拉動.最終形成了毛細現象.毛細現象是植物賴以生存的基礎,無論任何植物都需要毛細作用將地下水提取出來送到葉子上.

因毛細作用產生河床兩側土壤濕潤現象 毛細作用示意圖

山川河流道兩側岸邊毛細作用的濕潤

也許你會以為那一定是河水把兩岸打濕的結果.其實並不是如果留心觀察你會發現潮濕的泥土要高出河水能沖刷到的位置這其中就是毛細作用的參與.

這些泥是沙土和空氣的混合體他們內部的微觀結構就好像細小的蜂巢一樣全是空腔河水就會受到毛細作用進入空腔接著讓泥土潤濕.不同的泥土成份也會讓水的上升距離不同如果泥土中的顆粒細小圓滑(比如黏土中的那種顆粒)那麼水就會上升到很高的位置.如果在沙質土壤中水能上升的高度就比較低.在礫石中水幾乎不上升.

氣壓影響毛細作用:在風暴來臨前,空氣中氣壓會突然降低,土壤靠毛細作用吸收的水量也會減少.大量的水會回流到溪水河河流中,進一步加大了風暴天氣中出現溪水暴漲的可能性.此為溪水暴漲示意圖

氣壓如何影響到水在泥土中的毛細作用 

在風暴來臨前,空氣中氣壓會突然降低土壤靠毛細作用吸收的水量也會減少.大量的水會回流到溪水河河流中進一步加大了風暴天氣中出現溪水暴漲的可能性.