原标题:水中美女乱发飘逸,一出水头发就「黏」在一起
关键词:Adhesion,capillary bridge,capillary force
(谢 @zhen Song 提醒)
背景:自发过程是朝着吉布斯自由能降低的方向进行的。吉布斯自由能
两个相(如水和水蒸气,头发和水,头发和空气)之间的边界叫做界面( Interface (chemistry) ),形成界面或增大界面的面积会使体系自由能升高,这就是我们平时说的表面张力、或界面能。
而我们知道,很多过程都伴随着某些界面的消失和某些界面的生成。比如取一根头发,刷一层水在表面,就是头发 – 空气界面被头发 – 水界面和水 – 空气界面取代的过程。这里有一个界面面积的减小和两个界面面积的增大,能否自发进行要看几个界面能的大小。
好了我们来看这个问题,头发浸在水里的时候,不管是聚在一起还是散开,头发 – 水界面的面积基本不会变化。因此水流扰动一下,头发就很容易散开。
而出水后,由于头发相对亲水(如果我没记错的话接触角约 70 度),水仍然会留在头发上。此时涉及的界面是头发 – 水和水 – 空气。前者面积基本不变,为了让后者最小化,头发会聚在一起。
头发之间聚集的水,叫做 capillary bridge 。
(Capillarity – Soft-Matter)
湿沙子团聚在一起,玻璃板被水粘在一起,都是一样的现象。这方面有很多研究,比如 http://www.lcpe.uni-sofia.bg/files/publications/2001/2001-26-Book11.pdf
看到有人质疑重力的影响,没错重力可能需要考虑进来,我觉得更好的办法是分离重力和表面张力,分别比较以下两种情况:
1. 干头发和湿头发 (表面张力)
2. 干头发和浸在水里的头发,把漂在水面的都摁下去 (重力)
另外想看如果头发疏水会怎样,你可以回家找个人造纤维的仿拂尘,五颜六色那种。新的最好,先扯一根毛浸在水里拿出来看看,不沾水就好。然后用整个拂尘做实验看看。
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