快讯：露珠为什么是球形的

• 2022-09-26 18:00:26 来源：科普时报

(相关资料图)

露水在诗人眼里别有一番风味，唐代诗人韦应物的诗《咏露珠》，对露珠作了精彩的描绘：“秋荷一滴露，清夜坠玄天。将来玉盘上，不定始知圆。”

露水像雨一样，能滋润土壤起到帮助植物生长的作用。在农作物生长的季节里，常有露出现。在我国北方的夏季，蒸发很快，遇到缺雨干旱时，农作物的叶子有时白天被晒得卷缩发干，但是夜间有露，叶子就又恢复了原状。人们常把“雨露”并称，就是这个道理。

露的形成原因和过程与霜一样，只不过它形成时的温度在0℃以上。在0℃以上，空气因冷却而达到水汽饱和时的温度叫作“露点温度”。在地面热量散失快的早春或深秋晚上，由于空气温度降低，当温度降到“露点”以后，空气中的水汽达到饱和，就会有多余的水汽析出。此时水汽遇到叶子的尖端，产生了水的凝结，从而形成露水。当形成的露水不断地增大，加上叶子表面的不浸润，露水变成球形，这便是露珠。露一般在夜间形成，随着气温的升高，露就蒸发消失了。

为什么露珠是球形的？我们在日常生活中可以观察到，雨后树叶、草上的小水珠都接近于球形；不小心打碎了体温计后，里面的水银掉到地上，小水银滴也呈球形。此外，在一杯水里，把一枚硬币小心地放置在水面上，硬币浮在水面而不沉，这时候就能看到硬币下的水有一个凹面。所有这些现象都与表面张力有关。

那么，什么是表面张力呢？它又是怎么形成的呢？处于界面的分子与处于本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为零，但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。表面张力使得液体表面层犹如紧绷的橡皮膜，有收缩趋势，从而使液体尽可能地缩小它的表面面积。我们知道，球形是一定体积下具有最小表面积的几何形体。因此，在表面张力的作用下，液滴总是力图保持球形，这就是“将来玉盘上，不定始知圆”的原因。

表面张力产生的一个重要现象是毛细现象。也就是说浸润液体在细管里上升，不浸润液体在细管里下降。我们可以做一个小试验来观察这种现象。把细玻璃管放入盛水的槽中，这时水很快从细玻璃管中上升，管中的水平面比水槽中水平面还要高，管子越细，上升越高，并且管中水面是凹形的。若水槽中放的是水银，情况则恰恰相反，管中液面低于水槽中水银的平面。

浸润液体为什么能在毛细管中上升呢？原来，浸润液体与毛细管内壁接触时，引起液面凹形，而表面张力是沿着液面切向作用的，所以沿着管壁作用的表面张力形成一个向上的合力，使得管内液体上升，直到表面张力的向上拉引作用和管内升高的液柱重量相等为止。

同样的道理，对不浸润液体，毛细管壁的表面张力的合力方向向下，使管内液体下降。我们平常所见到的用毛巾擦汗、粉笔吸干纸上墨水等现象都可用毛细现象来说明，毛巾、棉花、粉笔、土壤等物体，内部有许多小细孔，起着毛细管作用。不光液体与气体之间的表面层，液体与固体器壁之间也存在着“表面层”，这一液体薄层通常叫作附着层，它也一样存在着表面张力。

毛细现象对植物生长也具有很重要的意义，它们所需要的养分和水分就是由根、叶子和茎中的小管从土壤中吸上来，输送到绿叶里的。这就像不停止的抽水机，不知疲倦地把水分、养分送到植物的每一个细胞。另外，土壤中有很多毛细管，地下的水分沿着这些毛细管上升到地面蒸发掉。如果要保存地下的水分来供植物吸收，就应当锄松表面的土壤，切断这些毛细管，减少水分的蒸发。所以农民常在雨后给庄稼松土，来保持水分。

标签： 表面张力 毛细现象 植物生长

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