跟着古人学表面张力和固液浸润现象

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跟着古人学表面张力和固液浸润现象

作者：李英 王海

来源：《中学物理·高中》2017年第05期

摘 要：表面张力和浸润现象，在古代对其的描述和应用不在少数，但是系统搜集和整理的工作却非常的少.浸润和表面张力的创设问题的情景较少，同学们不能很好地迁移到生活中，不能做到物理来源于生活，研究成果应用于生活. 本文跟随着古人的脚步，描绘出一幅幅古代表面张力和浸润的画卷，希望能使同学们能身临其境，感受表面张力和浸润现象的神奇. 关键词：表面张力；浸润性；丢“巧”针，竹篾圈

作者简介：李英（1990-），女，河南新乡人，首都师范大学物理系研究生，硕士，主要从事材料物理与化学的工作.

通讯作者：王海（1974-），男，北京人，副教授，硕士生导师. 1 我国古代的浸润现象

关于表面张力和固液间的浸润性的发展在我国有着悠久的历史，史料记载的最早可追溯到西汉年间.早在前179～前122年，淮南王刘安通过细致的比较和观察，在其《淮南万毕术》一书中记载 “取头中垢，塞针孔，置水中，则浮”的现象.[1]所描述的是用头上的污垢堵塞针孔，将针放入水中，针在水面上摇曳却没有没入水底的神奇现象.针的密度远远大于水，如果简单的运用中学所学的固体在液体中的浮沉条件，毫无疑问，针的重力大于水对针的浮力，针会沉入水底.但实际上却观察到相反的结果，什么原因导致的呢？溶液的表面存在使液体表面拉紧的力，这个力叫做表面张力.而针上粘上油脂放入水中后，油脂更增加了水的表面张力，此时针在液体表面不仅有浮力，也有表面张力，达到受力平衡，此时针浮在水的表面.

唐朝著名的诗人杜甫的诗句“随风潜入夜，润物细无声”家喻户晓，所描述的是雨伴着春风在夜晚悄悄地下了起来，无声地滋润着万物的场景.其诗句中所描述的“润物”二字恰当的表述了雨滴与植物叶茎和土地接触时浸润的客观现象.一幅动静交互，生机盎然的画卷跃然眼前，可以看出浸润是滋养万物至关重要的因素之一.雨水落在土地上，与空气构成了三相面（固体，液体，气体），在三相面之间达到平衡浸润.

及至宋朝，周敦颐在《爱莲说》中对其挚爱的莲花描述到，“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”.与杜甫所谈到的“润物”似乎有些不同，荷叶上常常观察到大小不一的圆形的小水滴，随着微风微微摇曳，在摇曳的过程中带走了荷叶表面的泥土和灰尘.水面上一株色彩亮丽的莲花迎风舞动，水面下是静益污浊的水塘和淤泥，给文人墨客以借景抒意的想象空间.荷叶上水珠呈现圆形的原因的是什么呢？带走灰尘的应用又有哪些呢？随着科技的进步，我们通过显微镜可以观察到，荷叶的表面布满了极小的凸起，这些极小的凸起，构成了自身的特殊性，由于表面

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