毛管現象が起きる理由が理解出来ません

毛管現象について質問致します、宜しくお願い致します。

毛管現象ついて調べてみると、以下のような説明でした。

1.表面張力によって液面は縮まろうとする方向に力が加わり、
2.壁面付近の傾きをもった液面が縮まろうとして水面を持ち上げる。
　この時、液体の上昇する力は壁面付近の表面張力の垂直成分に等しい。

というのは何となく理解出来たのですが、

3.上の二つの力と持ち上げた液体の重さが釣り合うまで液面は上昇する。
という意味が理解出来ません。

２の時点で、「二つの力と持ち上げた液体の重さは既に釣合っている」のではないでしょうか。
「液面が更に上昇する」仕組みが理解出来ません。
以上、宜しくお願いします。

No.5 ベストアンサー 回答者： tekcycle 回答日時： 2015/05/28 12:55

液面が「更に上昇する」のは、乾いたこよりを水面に浸けてからしばらくの間のことです。

上昇しきって「つり合って」から、更に上昇するとはどこにも書かれていません。
「つり合うまで上昇する」んです。

この回答へのお礼

回答有難う御座います、もう少し自分なりに勉強してみます。

お礼日時：2015/05/28 22:51

No.6 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/05/28 19:39

そもそも最初の段階で間違っている。

＞毛管現象が起きる理由が理解出来ません
そもそも、上昇するとは限りません。どこの実験室にもある水銀を使用した気圧計、いやあなたが持っているストローを水に入れてご覧なさい!!。水面は下がるはずです。これも毛管現象ですよ。
　実験もしないで頭の中だけで考えるからわからなくなる。
　⇒( http://iruka.la.coocan.jp/old/science/surface_te … )

空│　
気│　水
─┴──
ガラス

　表面張力ではなく、すべての界面について考える。すなわち、水--ガラス、水--空気、空気--水の三つの表面張力のせめぎあいなのですよ。
　ガラスと水の界面張力はとても小さく、ガラスと空気の界面張力がとても大きいために、水と空気界面張力とつりあうために水が広がる---上昇する。洗剤が加わると水/空気の界面張力--いわゆる表面張力が低下する。

　もしガラスでなければ、水は玉になり水面は下降する。

　表面張力とは、空気/水 の界面の力だけを考えるからわからなくなる。

この回答へのお礼

回答有難う御座います、もう少し自分なりに勉強してみます。

お礼日時：2015/05/28 22:51

No.4 回答者： spring135 回答日時： 2015/05/28 10:26

T = 表面張力, θ = 接触角, ρ = 液体の密度, g = 重力加速度, r = 管の内径（半径）,h=液面の上昇高さ, とすると重力と表面張力が釣り合うのは

πr^2hρg=Tcosθ2πr

というのは理解できますか。これから

h=2Tcosθ/rρg

が導かれます。物理の話は言葉でなくて数式で理解するようにしてください。

この回答へのお礼

回答有難う御座います、もう少し自分なりに勉強してみます。

お礼日時：2015/05/28 22:52

No.3 回答者： chiha2525 回答日時： 2015/05/28 06:04

あなたが「釣合っている」と思うところまで持ち上がる、という意味で書かれています。

この回答へのお礼

半径のある程度大きいコップのようなものに水を入れた場合には、
①水はコップの周辺とに、ある接触角をもって形成、また中央部は水平面を形成します。
これは、「管壁材の表面張力」と「水の表面張力＋管壁の界面張力」とが釣合った状態で安定し
た状態にあると考えられます。

②また、毛管内に水がある状態で、その状態が変化しない場合には、上記と同じ状態で各々の力
が釣合った状態と考えられます。

③しかし、毛管現象が発生している場合には、上記①、②の力の釣合いが安定していないため、
両者の釣合いが安定するまで、水が毛管内でその表面張力をもって変化させている状態であると考えたのです。

○この時の安定、非安定（力の釣合いが均衡、非均衡）の時の条件とは、どのようなものであり、
どのような場合に発生するのかを知りたかったのです。

お礼日時：2015/05/28 09:56

No.2 回答者： tekcycle 回答日時： 2015/05/28 00:49

つり合う、に対して、つり合わないときは、何が起こるでしょうか？

つまり、物理の初歩の、つり合うとはどういうことか、ということなんですが。
今、私の机の上には、お茶の入ったコップが置いてありますが、これは、コップが下に落ちようとする力と、机の抗力が、つり合った状態なのです。
つり合わないとどうなるか。常に机の抗力が足りない場合、引力によって、コップは下に落ち続けます。
逆に、抗力なのに、なぜか引力よりも強い上向きの力が生じてつり合わなくなると、コップは上昇し続けます。
つり合っているから止まるんです。
その毛管現象で、つり合ってない状態を見てみれば良いです。
これが毛管現象かどうかは定かではありませんが、ティッシュでこよりを作って、その先をコップの水面に浸けてみてください。
最初は当然水分が無い状態ですよね。そこから水に浸けると、水が上がってこないでしょうか？
これがつり合ってない状態です。
水が上がって上がって上がりきったときが、つり合った状態です。

この回答へのお礼

半径のある程度大きいコップのようなものに水を入れた場合には、
①水はコップの周辺とに、ある接触角をもって形成、また中央部は水平面を形成します。
これは、「管壁材の表面張力」と「水の表面張力＋管壁の界面張力」とが釣合った状態で安定し
た状態にあると考えられます。

②また、毛管内に水がある状態で、その状態が変化しない場合には、上記と同じ状態で各々の力
が釣合った状態と考えられます。

③しかし、毛管現象が発生している場合には、上記①、②の力の釣合いが安定していないため、
両者の釣合いが安定するまで、水が毛管内でその表面張力をもって変化させている状態であると考えたのです。

○この時の安定、非安定（力の釣合いが均衡、非均衡）の時の条件とは、どのようなものであり、
どのような場合に発生するのかを知りたかったのです。

お礼日時：2015/05/28 09:55

No.1 回答者： mojitto 回答日時： 2015/05/27 17:02

２では液面が上昇するときの力については説明されていますが、どこまで上昇するかは説明されていません。

つまり３の状態まで、２の力で上昇し続けるということです。

この回答へのお礼

半径のある程度大きいコップのようなものに水を入れた場合には、
①水はコップの周辺とに、ある接触角をもって形成、また中央部は水平面を形成します。
これは、「管壁材の表面張力」と「水の表面張力＋管壁の界面張力」とが釣合った状態で安定し
た状態にあると考えられます。

②また、毛管内に水がある状態で、その状態が変化しない場合には、上記と同じ状態で各々の力
が釣合った状態と考えられます。

③しかし、毛管現象が発生している場合には、上記①、②の力の釣合いが安定していないため、
両者の釣合いが安定するまで、水が毛管内でその表面張力をもって変化させている状態であると考えたのです。

○この時の安定、非安定（力の釣合いが均衡、非均衡）の時の条件とは、どのようなものであり、
どのような場合に発生するのかを知りたかったのです。

お礼日時：2015/05/28 09:54