為什麼一塊幹海綿的一點邊角碰到水,整塊海綿都會慢慢吸飽水?水沿著海綿向上流不會違背能量守恆定律嗎?

時間 2021-06-01 02:11:26

1樓:當氘與氚相遇

本人對表面化學方向了解幾乎為0,以下內容也是上學期化學課上吊兒郎當的聽課時學到的,難免有不嚴謹甚至錯誤之處,但是這個問題也困擾了我很久,我也經過了自己的大量思考求證,所以還是斗膽來回答一下,還請各路大神指正。

這個問題和表面張力有關。要解釋這個問題,關鍵要理解乙個概念:表面能。

我們知道物體表面普遍存在張力,這個力的效果是使物體表面趨於收縮,即對表面的分子有向內拉的作用。現在假設我們要增大物體的表面積,則必然要把表面的分子往外"拉",這樣張力做了負功,說明有某種勢能增加了,這就是表面能(就像往高處爬重力做負功增加了重力勢能一樣)。

所以很明顯,表面積越大,物體所具有的表面能就越高。為了控制變數的說明,我們引入比表面積的概念λ=S/V,即物體表面積和體積的比值。由於表面積越大,表面能也越大,故λ可以反映單位體積所具有的表面能大小。

而S∝r^2,V∝r^3,故顯然半徑越小的顆粒單位體積的表面能越大。所以同樣的體積的物體,研磨得越細,或者孔隙越多,其表面積就越大,其總表面能就越高。題主所說的海綿和紙巾就屬於後者,它們具有極高的表面能。

(關於前者的應用,典型的就是奈米材料普遍具有極高的活性。)

而表面能是一種勢能,我們知道物體的勢能越低越穩定且物體總是有自發的降低勢能的傾向(比如水往低處流)。表面能也是如此,那麼乙個物體要降低其表面能怎麼辦?吸附別的物體減少表面積唄!

所謂活性炭吸附云云就是這樣的道理,表面能高的物體都有自發吸附別的物體(尤其是輕小物體)的傾向。

回到題主的問題。所以海綿,紙巾吸水,無非是將其表面能釋放轉化為了物體的重力勢能,所以並沒有違反能量守恆定律。

第一次寫長答。。。留個紀念_(:з」∠)_

2樓:王若楓

流體力學中有乙個【毛細現象】。

液體和固體之間存在毛細作用,這是植物能從土壤裡把水分傳導到很高的枝端的原理,不違背萬有引力規律。

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