毛细管长度一定,截面积减少会导致阻力增加,流速减慢。当毛细管短了,例如截面积缩小或微管缩短,阻力变大,流体通道变细,水流通道从原来的矩形截面变成了平行四边形,造成阻力的增加,水上升速度减缓。
此外,毛细管内表面的摩擦力会增大,也会导致水上升的速度变慢。
在实验室中,毛细管常用于测定液体的密度、表面张力和粘度等物理运动学性质。毛细管的长度、直径和材料等因素会影响实验结果,误差可能会在较大范围内增加。因此,毛细管短了会导致误差的增大。
例如,如果测量液体的密度时毛细管长度不够,不足以保证液体在毛细管内达到稳定状态,就会影响实验结果的精度。
表面张力是液体分子之间相互作用力在液体表面上的结果。毛细管内部液体分子与毛细管壁分子之间有一定的作用力,并导致液面形成一个弧形。当毛细管长度减小时,弧形的半径也减小,从而弧形上所受的表面张力增大。
表面张力的增大将导致液体上升受到额外的约束,这会加剧液体与毛细管壁之间的作用力,使得上升高度受到限制。
毛细管内上升高度的大小不仅与毛细管本身的性质有关,也与液体的性质有关,其中温度对上升高度有比较显著的影响。当毛细管较短时,由于毛细管内部液体所受制约力变大,容易导致温度效应减弱。即液体上升高度随温度变化的变化量变小。
这是因为毛细管短了所导致的流速减缓,使得液体的温度分布变得不均匀,扰动力的大小也会随着上升高度的变小而减小。