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事实揭露 揭密真相
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毛细现象。原图链接

毛细现象是一种物质吸引另一种物质的能力,就如植物中的维管束,可以轻易地吸,就像卫生纸宣纸般等多孔性类一样,它发生于液体与物质之间分子的附著力大于液体内部分子的内聚力时,此时物质与垂直的表面接触会产生凹的新月形状,同样的理论也可以说明多孔物质如海绵,可吸取液体的原因。[1]

概述

毛细现象又称“毛细管作用”,是指液体在细管状物体或多孔物体内部,由“液体与物体间附著力”和“因液体分子间内聚力而产生的表面张力”组合而成,令液体在不需施加外力的情况下,流向细管状物体或细缝的现象;该现象可以令液体克服地心引力而上升。此属于一种液体界面现象。

工作原理

毛细管常被用来说明毛细现象,当低端的玻璃试管被放置在液体中,如水,会产生凹的新月形状,表面张力将液柱拉高直到足够的液重与分子之间的力达到平衡,液柱的重量正比于试管直径的平方,但液体与试管边界接触的长度正比于试管直径,因此愈窄的试管比宽试管可以吸取较高的液柱。举例来说,一直径0.5公厘的玻璃细管大约可以吸取2.8公厘的水柱。

作用

而其他的组合方式,如水银柱和玻璃,液体分子间的力量大于液体与固体之间的力,因而产生凸面形状,而毛细现象也作用于相反方向。

植物蒸散作用

常见的是液体和固体之间的附著力大于液体本身内聚力的情况,如:布料、毛笔、多孔物体吸水、油沿著棉线上升。而毛细管本身则是内径等于或小于1毫米的细管,主要用于医事检验及建筑材料上,一般非专业人员反而较少见。(注:植物根部吸收的水分能够经由茎内维管束上升,除了利用毛细现象外,最主要的原因是蒸散作用)。

物理差别

“毛细现象”与“虹吸原理”

“毛细现象”与“虹吸原理”是我们日常生活中经常会遇到的两种自然现象,但这两种现象也经常让许多人混淆,因为这两者有点类似,都容易让人联想到液体与吸管类的物品。但两者的原理则大异其趣,“毛细现象”是液体的附著力与表面张力之间的拔河,而“虹吸原理”则是不同位置液体间的压力差异所致。

灯芯效应

PCB制程中出现的“灯芯效应(Wick effect)”也是“毛细现象”的一种体现,因为PCB基板在机械钻孔制作PTH及via时,容易因为摩擦、振动与钻头旋转的撕扯力而造成PCB基板中的玻璃纤维纱绽开,然后在后续的电镀作业时,液态铜会沿著这些基板纤维间的缝隙进行浸透,严重时将造成【CAF (Conductive Anodic Filament),电路板内微短路现象】。 [2]

生活应用

原子笔写字等处处可见

在日常生活中,卫生纸可以快速吸水、原子笔可以源源不绝的写出字(越细的原子笔笔芯内径才越可以在倒立的清况下源源不绝的写出水)、可以从眼睛不断地流出来、蜡烛芯可以持续燃烧等都是“毛细现象”的应用。而我们每天都要用到的马桶冲水则是利用了“虹吸原理”产生的吸力将脏东西排出。而鱼缸排水与将汽油油箱中用管子抽出也是“虹吸原理”的应用。

电子零件组装

在电子组装生产中,零件在焊接中引爬锡则是“毛细现象”的一种体现,适当的引脚爬锡可以增零件的强焊锡强度,但爬锡如果超乎预期可就是个悲剧,经常见到的讨论是连接器的引脚爬锡达到了接触区问题。

参考资料