互动科普

地球上的水源非常丰富，故地球的别名被称为“水的行星”。地球上的动物及植物如此繁荣，这都是由丰富的水带来的恩惠。水往低处流，这已经是人们所熟知的事。使用水泵不能把水扬到10 米以上高度的正确解释是托里拆利。托里拆利的老师伽利略也知道这个事实，但道理还没搞清楚。

然而，在美国的西北部有一棵巨大的树叫道格拉斯冷杉树，高达120 米。既然用水泵都不能把水扬到10米以上，那么水是怎样上升到那样高的树梢上面的呢? 这个问题让植物学者们困惑不解。

首先，需要考虑的是从根部进来的水，如何能压到树梢上去的问题。植物学者做了这样一个实验，将丝瓜的茎在离地50 厘米左右的高处切断，再把茎的上端叉入瓶中，那么经二三日后，将会收集到1 升左右的丝瓜水，这就是把水压上去的一个有力的证据。但实际一测量，根本没有能把水压到数十米高的压力。

其次考虑的问题是用什么方式将水吸到上端去的。实际上在叶子上有很多通气的小孔，叶子一方面使水大量地蒸发，另一方面又从下面往上吸水，把这一理论称为水分上升的蒸发学说。为了证明这一学说有人制作模型进行了实验，得到了令人满意的结果。例如，用枪击落位于道格拉斯冷杉树80 米高处的树枝，测量其蒸散压时发现，其树梢处是23 个大气压，枝权根部是17 个大气压，如果没有任何阻碍的话，那么这个树权的树梢端就可以得到230 米、枝权根部可以得到170 米的向上水压，实际上，在树木水分蒸发激烈的中午，由于树干中的负蒸散压使压力下降，只能有100 米的向上水压。可是，在这里需要注意的是向上吸水的机制和原理。

总之叶子上的水分决不是因为水泵的功能吸上去的所谓水泵的作用就是由最初的气压能够向上压水的通路，起到活塞阀门的作用(排挤空气)，使阀门和水之间出现真空， 因真空中没有任何向上的吸力，所以水一达到10 米的高度就不能上升了。这样，在水的上面做成多么大的真空空间也不能使水面高度超过10 米。

叶子向上吸水的力是由于渗透压产生的，用一张薄膜将浓度不同的糖水隔开，于是水分子就从浓度低的砂糖水向浓度高的砂糖水中移动。同样的道理，通过植物的细胞膜，在相同的细胞之间进行吸水，并逐步把水吸到上面去。

但是树干中按这种方式产生的水柱在中途有没有被切断的可能呢? 使人感到惊奇的是水的凝聚力强度。在实验中，向毛细管中注入水，用离心分离器加上旋转力的时候，相当于对水加270 个气压的力都没能将水与毛细管分开。我们把这一水分上升原理归结为蒸发凝聚学说。

水和油互不相容为什么呢。一般来说，凝聚力接近的同类物质容易浸润，也就是有容易溶合的倾向。更确切地说，把这种容易溶合的特性称为亲和力，这种亲和力和凝聚力有很深的关系。日本人喜欢在浴池中洗澡广为人知，把木盆浴池改为塑料浴池非常盛行。塑料浴池看起来彩色鲜艳又非常清洁，但它的缺点是由于污垢之类的油泥很容易弄脏它，用手一擦疙疙瘩瘩地很粗涩，非常不舒服。原因是它的有机物性质——一般地排斥水的材料很容易粘油。例如，目前电冰箱用的材料很多部分都用塑料，原因是塑料是“非极性”的。与非极性相反的是有极性的，例如水分子，其中的氢原子和氧原子的位置不对称，所以带有少量的电荷，于是就把它称为有极性物质。还有最近常用白色的塑料制品切菜板，一了解才知道因塑料切菜板比通常的木制切菜板容易清洗，它是卫生保健部门推荐的优秀产品。可是，其缺点和塑料浴盆一样容易带很多油渍，所以相比之下，厨师还是喜欢木制的。对于这一点，塑料菜板制造厂也考虑到了，所以他们就采用多层塑料重叠的方法，如果脏了就用菜刀轻轻地揭掉脏的薄层继续使用。

总之，所谓溶合就是这样的电力和前面所提到的亲和力复杂地搅和在一起的现象。