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从喜马拉雅山顶将吸管直接插至海平面的水面能否吸到水? 第1页

  

user avatar   wang-wei-lin-1 网友的相关建议: 
      

这根吸管可以做得更长一些,它一头扎入海底(河床),深深地嵌入岩石之中,不留下一丝缝隙。

然后接下来的事情就好办了,这个题目就被简化为乌鸦喝水。

你用嘴往吸管里吐水银(汞),水银的密度比空气和水都大得多,且不会互相溶解,你可以从容地等待水银填满8844米的吸管,把水浮上来。


user avatar   xu-ke-92-75 网友的相关建议: 
      

10.3米的这个限制也不能算是错啦,不过抓着初中物理课本不放信誓旦旦说绝对不可能再高的小科学家们好可爱,所以你们猜10米以上的高树是怎么把水送上树梢的?

的确,直径超过几毫米的管子里的确没法承受10米以上的水柱(见 @小郭 的详细答案),但是如果利用毛细作用,水还是可以继续往上走的。毛细管提供的负压力和表面张力成正比,和管径成反比,基本上3微米的数量级就可以再向上顶10米,3纳米左右就可以拉到珠穆朗玛峰。

不过,这里面有个一度困扰了科学家好久的bug: 如果水柱超过10米高而且停止运动,那么可以计算得到的接近表面的水的绝对压强是负值!这个就有点反直觉了~

实际上,后来科学家们发现,小毛细管内可以存在所谓“负压水”。这个小短文很不错:

在空间被严格限制的情况下,原本应该气化的水因为毛细管束缚只能保持液态(通俗的解释是,在足够小空间内但凡一个气泡生成,毛细压会导致气泡内部压强很大,又被自己压回去了……)。这种负压水承受了极大的张力,是热力学不稳定的---然而动力学上又气化不了。超过10米的高树就是通过这种毛细作用配合顶部的蒸发作用保证了水的连续向上输运。

当然了,毛细作用下的“负压水”有没有极限呢?我觉得应该是有的——不过根据近年的一些数据,负一千个大气压(对应一万米水柱)应该是可以实现的 [1]。另外,3nm的尺度下毛细管压是否还遵循Young-Laplace方程呢?嗯修正肯定是需要的的,不过目前的模型在这个尺度上误差还算可以接受 [2]。


参考文献

(特意找了两个开放获取的文献,啧,希望能止住评论区的鸡同鸭讲)

[1] Caupin et al. "The stability limit and other open questions on water at negative pressure." Liquid Polymorphism: Advances in Chemical Physics 152 (2013): 51-80.

[2] Liu et al. "Effectiveness of the Young-Laplace equation at nanoscale." Scientific reports 6 (2016): 23936.


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嗯之前看了某些答案让我脾气不太好,这一版匆忙去掉了不合适的吐槽,望见谅。




  

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