毛细管作用（又称毛细现象），当含有细微缝隙的物体与液体接触时，在浸润情况下液体沿缝隙上升或渗入，在不浸润情况下液体沿缝隙下降的现象。在浸润情况下，缝隙越细，液体上升越高。就是指液体在细管状物体的内侧因为内聚力以及附着力的差异，克服地心引力而向上升。

毛细管作用

Capillary action

毛细现象

大气科学

简介

毛细管作用（又称毛细现象）是指液体在细管状物体内侧，由于内聚力与附着力的差异、克服地心引力而上升的现象。植物根部吸收的水分能够经由茎内维管束上升，即是毛细现象最常见的例子。当液体和固体（管壁）之间的附着力大于液体本身内聚力时，就会产生毛细现象。液体在垂直的细管中时液面呈凹或凸状、以及多孔材质物体能吸收液体皆为此现象所造成的影响。

毛细管常被用来说明毛细现象，当垂直的细玻璃管底部置于液体中（例如水）时，管壁对水的附着力便会使液面四周稍比中央高出一些；直到液体表面张力已经无法克服其重量时，才会停止继续上升。在毛细管中，液柱重量与管径的平方成正比，但是液体与管壁的接触面积只与管径成正比；这使得较窄的毛细管吸水会比较宽的毛细管来得高。例如，一根管径0.5毫米的玻璃细管，理论上能够将水抬升2.8厘米，但实际观察时其高度会略低些。

产生原因

产生毛细现象原因之一是由于附着层中分子的附着力与内聚力的作用，造成浸润或不浸润，因而使毛细管中的液面呈现弯月形。原因之二是由于存在表面张力，从而使弯曲液面产生附加压强。由于弯月面的形成，使得沿液面切面方向作用的表面张力的合力，在凸弯月面处指向液体内部；在凹弯月面处指向液体外部。由于合力的作用使弯月面下液体的压强发生了变化——对液体产生一个附加压强，凸弯月面下液体的压强大于水平液面下液体的压强，而凹弯月面下液体的压强小于水平液面下液体的压强。

根据在盛着同一液体的连通器中，同一高度处各点的压强都相等的道理，当毛细管里的液面是凹弯月面时，液体不断地上升，直到上升液柱的静压强抵消了附加压强为止；同样，当液面呈凸月面时，毛细管里的液体也将下降。

浸润现象

亦称润湿现象。当液体与固体接触时，液体的附着层将沿固体表面延伸。当接触角θ为锐角时，液体润湿固体，若θ为零时，液体将展延到全部固体表面上，这种现象叫做“浸润现象”。润湿现象的产生与液体和固体的性质有关。同一种液体，能润湿某些固体的表面，但对另外某些固体的表面就很难润湿。例如，水能润湿玻璃，但不能润湿石蜡。

不浸润现象

亦称不润湿现象。当液体与固体接触时，液体的附着层将沿固体表面收缩。当接触角θ为钝角时，液体不润湿固体，若θ=π时，液体完全不润湿固体。这种现象称为液体不浸润现象。不润湿现象的产生与液体和固体性质有关。同一种液体，能润湿某些固体的表面，但不能润湿另一些固体的表面。例如，水银不能润湿玻璃，却能润湿干净的锌板、铜板、铁板。

浸润现象或不浸润现象是针对不同的固体来说的，同一种液体对不同的固体可能浸润，也可能不浸润，比如水对玻璃浸润，对菏叶不浸润。

表面张力

液体表面分子间的吸引力。即液体表面的分子有一种使其面积缩成最小的力，或称一种抵抗表面积扩张的力，此力称“表面张力”。液体表面是指液体与空气或其他液体相接触的自由面。表面张力的大小与接触面的物质有密切关系。此外，表面张力还与温度有关，温度越高，性质越不纯，表面张力越小，相反的，水的温度越低，性质越纯，表面张力也越大。

表面张力的方向总是与液面相切，与分界线相垂直。若在液面作一长为L的直线，将液面分成两部分，这两部分之间的相互牵引力为F，则表面张力F=kL，其中k为液体表面张力系数。表面张力的单位为牛顿/米。由于表面张力的作用，液滴表面有收缩到最小的趋势，而使液滴成近似球形的状态。所以当你装满一杯水之后，轻轻的把一粒粒小石头放进水杯中，水会慢慢长的比杯口还要高，但却不会溢出来。

所以可以换一个角度来解释毛细现象：毛细现象含有细微孔隙的物体与液体接触时，在浸润情况下，液体沿孔隙上升；在不浸润情况下，液体沿孔隙下降的现象。液体的表面张力越大，密度越小，物体的孔隙越小，毛细现象越显著。毛细现象是附着力或内聚力与表面张力共同作用的结果。

例如，毛细作用使水沿着玻璃管上升，水对玻璃管的附着力使水沿着管壁爬升，并形成一个凹面，但表面张力又使液体表面收缩而把液面往上拉平，这两种力的联合作用使水逐渐上升到高于周围液面。当这两种力与升高的液柱所受重力相平衡时，水就不再上升。

应用方面

1、在水文学中，毛细现象常用来解释土壤对水的吸引力；在土壤中，水分会由较潮湿处移动到干燥处，即是毛细现象所致。

2、毛细现象也是眼泪能够自眼睛不断流出的必要因素。

3、现今某些材质的运动衣料，会透过毛细现象吸汗。

4、化学家常利用毛细现象来进行薄板层析（薄板色谱分析）。

5、自来水笔的笔管也是通过毛细现象维持笔头湿润

6、纸巾即是透过毛细现象吸收液体，其充满细孔的材质使得液体能够被纸巾吸收。

7、海绵有非常多的细小孔洞（相当于毛细管），这使得海绵能够吸收大量的液体。

8、蜡烛芯将蜡引到火附近。

实验研究

以非水相液体和溶解相这两种污染源为研究对象，通过构建数值模型探究了土壤质地和毛细管作用等因素对PVI的影响，并通过美国环保局(Environmental Protection Agency，EPA)的PVI数据库检验模拟结果，得到了主要的影响因素，并修正了现有的垂向风险筛选距离，为PVI风险筛选提供了一定技术依据。

在对溶解相污染源的研究中，构建了砂土、沙壤土、粘土这三种土壤中污染物从地下水中释放迁移的数值模型，分别模拟了不考虑毛细管作用、污染源位于水位线和污染源位于水位线上1m这三种场景来探究毛细管层的影响，并验证EPA提出的6英尺(1.8m)的筛选距离。对于污染源位于水位线场景而言，污染物的衰减量比不考虑毛细管作用时大幅升高，主要是由于毛细管作用降低了污染物的向上扩散速率，促进了好氧区的生物降解。[1]

此场景下的模拟结果基本没有超过室内风险筛选值，筛选距离能够足以应用于大部分场地，这也和EPA的观点一致。但当污染源位于水位线上1m时，室内污染物浓度将大大增加，其中砂土中浓度最高且最接近于无毛细管作用场景。因此当水位线位置下降并形成残留污染源时，产生的弥散污染区将大大增加PVI风险，筛选距离的适用性将大为降低，在场地调查时应着重注意。