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bearboy1016

新虫 (初入文坛)

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[求助] 气体可以积压在水管底部，不会形成气泡受浮力上升，为何？已有1人参与

假如有一根直立水管，水管很细，里面充满水，水管上面与大气相通，从水管下面充气，如果水管够细，气体不会因为浮力而上升，而会积压在水管底部，因为受到毛细管力的作用，如果气体气压达到毛细管力和水柱压力之和，气体会排替水，将水柱往上抬。
假如水管比较粗，毛细管力很小，气体便不会积压在水柱底部，而会呈气泡形态，受浮力上升。
我想问的是，气体在多小的毛细管内才能因为毛细管力的作用而被积压在水管底部。水管变粗，毛细管力会变小，水管多粗，气体才不会被积压在水管底部，而呈气泡形态上升。这其中的力学机制是什么？在这样的实验条件下，气体在水管底部形成气泡上升的条件是什么（形成气泡的条件等等Sample Text）？
对了，补充一下，上述现象是实验现象，现在需要对这个现象的解释。

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1楼 2012-10-16 10:27:12

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bearboy1016

新虫 (初入文坛)

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引用回帖:

11楼: Originally posted by fdyong123 at 2012-10-17 21:49:35
是不是可以这样看：上浮的原因是气泡下表面和上表面的压力差，而在气泡高度一定的情况下，表面积大的（即管壁大）压力差更大，这样上浮几率越大；另一方面，表面张力对管壁小的系统作用比较明显，毛细管能用来抽血 ...

说句实话，对于你说的系统，考虑一个系统的受力机制，我不是很明白，可能我对相关术语不是很了解。但有一点我可以确定，就是气体向上运动的原因肯定是上下压差的结果（气水界面处的上下压差）。但气体向上运动是呈一个什么状态运动，这才是问题的关键。因为，当管子很细，毛细管力比较大的时候，如果底部充入气体，气体被挤压在底部的话，它的压强会越来越大，当气体压强增大到等于与之接触的水的压强和毛细管力之和（毛细管力指向气水界面的凹面方向，此时因为玻璃管是润湿水的，所以凹面的方向是指向气体，也就是说毛细管力是指向气体的，抑制气体向上膨胀）的时候，再充入气体，气体压强便会大于他们的和，这样气体会排替水，也就是气体将水柱整体抬升。这是一种情况（当水管细到一定程度的时候）（case 1 ）
另外一种情况就是，当管子粗到一定程度的时候，气体一充进水管底部，气体便不会被积压在水底，而是呈气泡上升了，这个时候毛细管力确实减小了，而且小于气体压强。
你可能会觉得气体压强大于毛细管力，气体便不会被积压在底部，而回呈气泡上升，反之则被积压在底部，也就是说气体是否被积压在底部就是看气体压强跟毛细管力之差。可是我在case 1 里面的那种情况，当气体排替水，将水柱整体网上抬升的时候，很明显气体压强是大于毛细管力的，可它也不会形成气泡，呈气泡形态受浮力上升。
这也是我的个人见解啊，因为实验现象是这样，为什么会是这样子，我真的还没明白...谢谢你，期待继续讨论