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露珠為什么是球形的
2022-10-15
露水在詩(shī)人眼里別有一番風(fēng)味，唐代詩(shī)人韋應物的詩(shī)《詠露珠》，對露珠作了精彩的描繪：“秋荷一滴露，清夜墜玄天。將來(lái)玉盤(pán)上，不定始知圓?！?/span>
露水像雨一樣，能滋潤土壤起到幫助植物生長(cháng)的作用。在農作物生長(cháng)的季節里，常有露出現。在我國北方的夏季，蒸發(fā)很快，遇到缺雨干旱時(shí)，農作物的葉子有時(shí)白天被曬得卷縮發(fā)干，但是夜間有露，葉子就又恢復了原狀。人們常把“雨露”并稱(chēng)，就是這個(gè)道理。
露的形成原因和過(guò)程與霜一樣，只不過(guò)它形成時(shí)的溫度在0℃以上。在0℃以上，空氣因冷卻而達到水汽飽和時(shí)的溫度叫作“露點(diǎn)溫度”。在地面熱量散失快的早春或深秋晚上，由于空氣溫度降低，當溫度降到“露點(diǎn)”以后，空氣中的水汽達到飽和，就會(huì )有多余的水汽析出。此時(shí)水汽遇到葉子的尖端，產(chǎn)生了水的凝結，從而形成露水。當形成的露水不斷地增大，加上葉子表面的不浸潤，露水變成球形，這便是露珠。露一般在夜間形成，隨著(zhù)氣溫的升高，露就蒸發(fā)消失了。
為什么露珠是球形的？ 我們在日常生活中可以觀(guān)察到，雨后樹(shù)葉、草上的小水珠都接近于球形；不小心打碎了體溫計后，里面的水銀掉到地上，小水銀滴也呈球形。此外，在一杯水里，把一枚硬幣小心地放置在水面上，硬幣浮在水面而不沉，這時(shí)候就能看到硬幣下的水有一個(gè)凹面。所有這些現象都與表面張力有關(guān)。
那么，什么是表面張力呢？它又是怎么形成的呢？處于界面的分子與處于本體內的分子所受力是不同的。在水內部的一個(gè)水分子受到周?chē)肿拥淖饔昧Φ暮狭榱?，但在表面的一個(gè)水分子卻不如此。因上層空間氣相分子對它的吸引力小于內部液相分子對它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內部，結果導致液體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢，這種收縮力稱(chēng)為表面張力。表面張力使得液體表面層猶如緊繃的橡皮膜，有收縮趨勢，從而使液體盡可能地縮小它的表面面積。我們知道，球形是一定體積下具有最小表面積的幾何形體。因此，在表面張力的作用下，液滴總是力圖保持球形，這就是“將來(lái)玉盤(pán)上，不定始知圓”的原因。
表面張力產(chǎn)生的一個(gè)重要現象是毛細現象。也就是說(shuō)浸潤液體在細管里上升，不浸潤液體在細管里下降。我們可以做一個(gè)小試驗來(lái)觀(guān)察這種現象。把細玻璃管放入盛水的槽中，這時(shí)水很快從細玻璃管中上升，管中的水平面比水槽中水平面還要高，管子越細，上升越高，并且管中水面是凹形的。若水槽中放的是水銀，情況則恰恰相反，管中液面低于水槽中水銀的平面。
浸潤液體為什么能在毛細管中上升呢？原來(lái)，浸潤液體與毛細管內壁接觸時(shí)，引起液面凹形，而表面張力是沿著(zhù)液面切向作用的，所以沿著(zhù)管壁作用的表面張力形成一個(gè)向上的合力，使得管內液體上升，直到表面張力的向上拉引作用和管內升高的液柱重量相等為止。
同樣的道理，對不浸潤液體，毛細管壁的表面張力的合力方向向下，使管內液體下降。我們平常所見(jiàn)到的用毛巾擦汗、粉筆吸干紙上墨水等現象都可用毛細現象來(lái)說(shuō)明，毛巾、棉花、粉筆、土壤等物體，內部有許多小細孔，起著(zhù)毛細管作用。不光液體與氣體之間的表面層，液體與固體器壁之間也存在著(zhù)“表面層”，這一液體薄層通常叫作附著(zhù)層，它也一樣存在著(zhù)表面張力。
毛細現象對植物生長(cháng)也具有很重要的意義，它們所需要的養分和水分就是由根、葉子和莖中的小管從土壤中吸上來(lái)，輸送到綠葉里的。這就像不停止的抽水機，不知疲倦地把水分、養分送到植物的每一個(gè)細胞。另外，土壤中有很多毛細管，地下的水分沿著(zhù)這些毛細管上升到地面蒸發(fā)掉。如果要保存地下的水分來(lái)供植物吸收，就應當鋤松表面的土壤，切斷這些毛細管，減少水分的蒸發(fā)。所以農民常在雨后給莊稼松土，來(lái)保持水分。
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