水为什么能弄湿东西?

水由微小的颗粒组成

水分子:一张米老鼠的小脸

如果我们能把一滴水放大几百万倍,就会看到数十亿个一模一样的小颗粒:水分子。每个水分子由一个较大的氧原子和两个较小的氢原子组成,因此它的名字叫 H₂O。两个小原子位于两侧,有点像米老鼠的耳朵。

一边带「正电」、一边带「负电」的分子

水分子有点像一块小小的磁铁:一侧略带正电(「耳朵」那一侧),另一侧略带负电。这些小「磁铁」彼此吸引,同时也会被许多其他物质吸引。

注:
科学家说水分子是有极性的。相邻两个水分子之间形成的连接叫做氢键。它们比把原子束缚在分子内部的化学键弱得多,但数量非常多,并且不断重新形成。

两种力在较量:粘住自己还是粘住别人

内聚力:水粘住自己

水分子彼此拉住,就像孩子们围成圈手拉手。这就是内聚力。正是它形成了圆圆的水滴,也让某些昆虫——水黾——能在池塘的水面上行走:在表面,分子互相挤紧,形成一层非常薄的「皮」,叫做表面张力。

附着力:水粘住其他物质

当水接触物体时,它的分子也可以附着在它们触碰的东西上:这就是附着力。如果这种附着比水分子之间的附着更强,水就宁愿在物体上摊开,而不是缩成一团。于是物体就被弄湿了。

所以,弄湿其实是一场比赛的结果:内聚力对附着力。附着力赢了,水就摊开;内聚力赢了,水就保持水珠。

为什么有些东西会被弄湿,有些不会?

鸭子的秘密

鸭子有两个妙招。它把身体制造的一种油脂涂抹在羽毛上。而且它的羽毛又细又密,形成布满小凹陷、能存住空气的表面。水滴就停留在上面,就像躺在一张小空气垫组成的床垫上,滚落却不打湿。

毛巾的奥秘

一条毛巾由成千上万根细小的线组成,线与线之间有极细小的管道。水特别喜欢附着在这些管道的壁上,并自己爬上去:这就是毛细现象。这就是毛巾能吸水、植物能把水从土壤一直送到叶子的原因。

轮到你了:三个小实验

1. 硬币上的水滴

把一枚硬币放在桌上。用勺子或滴管,往上面一滴滴地滴水,一边数着。你会看到水滴越来越大,鼓成一个小穹顶却不会溢出,是内聚力把它兜住的。溢出来之前,你能滴上多少滴水?

2. 逃跑的胡椒

往一个深盘子里装满水,在表面撒一点胡椒。用指尖碰一下水面:什么也没发生。然后用蘸了洗洁精的手指再碰一下:胡椒一下子向四周散开。肥皂削弱了水的「皮」,胡椒就被拉向皮还保持结实的边缘。

3. 湿还是不湿?

先在一张蜡纸或树叶上滴一滴水,再在一块吸水纸上滴一滴。观察差别:水滴在其中一张上保持圆滚滚,在另一张上摊开。

注:
这些实验要和大人一起做,在一张可以擦干的桌子上。千万不要喝混了肥皂的水。

洗澡的时候,肥皂有什么用?

而油脂是不会被弄湿的:光靠水,它原地不动。肥皂有两头:一头喜欢水,一头喜欢油脂。它一头抓住油腻的污垢,另一头抓住水,这样水就能把一切都带走。肥皂还能帮助水摊开,更好地浸湿衣物和碗碟,因为它削弱了水分子之间的相互附着。

我们怎么知道自己湿了?

令人惊讶的是,我们的皮肤并没有专门感知水的感受器。你的大脑把几条信息组合起来,猜出某个东西是湿的:凉爽感(水往往比皮肤凉,蒸发时还会带走热量)和触觉(粘在身上的布、压力)。研究人员已经证明我们可能会弄错:一个又冷又干燥的物体,也可能让人感觉有点湿。

水本身是湿的吗?

这是连大人都喜欢争论的问题。如果「湿」的意思是被水覆盖,那么水不是湿的:它是去弄湿别的东西的。如果「湿」仅仅指与水接触,那么每个水分子都与其他水分子相接触,也就可以说是湿的。在科学上,我们更愿意说水润湿固体表面:这完全取决于你选择哪种定义。

日常生活中的润湿

• 防水衣物:面料经过处理,让水凝成水珠滑落,就像鸭子羽毛上那样。
• 汽车挡风玻璃:玻璃脏了的时候,水会摊开,妨碍视线。有些产品能让它防水,水滴就凝成珠子滚落。
• 植物:靠着分子的附着力和内聚力,水从土壤一直升到叶子。
• 水银:这种液态金属不会弄湿皮肤,因为它的原子之间的吸引力比水强得多。它保持成亮晶晶的小珠。它有毒:绝对不要去碰。