詩詞中的潤濕現(xiàn)象
蜀相祠堂何處尋， 錦官城外柏森森,。
映階碧草自春色,， 隔葉黃鸝空好音。
三顧頻煩天下計,， 兩朝開濟老臣心,。
出師未捷身先死， 長使英雄淚滿襟,。
這是杜甫（712～770）移居成都,，筑草堂于浣花溪,，找尋武候詞堂拜謁后，所寫的七言律詩《蜀相》,。他到詞堂后,，一不觀賞殿宇巍巍，二不瞻仰塑像凜凜,，而注意到的是階前的萋萋碧草,，葉外黃鸝的數(shù)聲嚦嚦。在這荒涼之境,，想到了三顧茅廬的知人善任,、始終不渝，兩朝輔佐的鞠躬盡瘁,、死而后己,，使得詩人不禁老淚縱橫，襟袖濕潤,。有詩評人指出：“長使英雄淚滿襟”的英雄,，當(dāng)指包括老杜在內(nèi)的千古仁人志士，為國為民的大智大勇者,。這篇以“淚滿襟”的潤濕現(xiàn)象來抒發(fā)情感的七律,，使天下后世，凡讀到此詩者,，無不為之感動,。
唐宋詩詞作者常以潤濕現(xiàn)象來抒發(fā)別離和思念的感情，有的還引申到美麗景色使身心受到滋潤和浸染,，用以展示景色給人心靈以詩意般的感受,，如：
王勃（約650～676）《送杜少府之任蜀川》詩
海內(nèi)存知己，天涯若比鄰,。無為在歧路,，兒女共沾巾。
杜甫《哀江頭》詩
人生有情淚沾臆,，江水江花豈*,。
孟浩然（689～740）《與諸子登峴山》詩
羊公碑尚在，讀罷淚沾襟,。
劉長卿（,？～約786）《餞別王十一南游》詩
望君煙水闊，揮手淚沾巾,。
杜審言（約645～708）《和晉陵陸丞早春游望》詩
忽聞歌古調(diào),，歸思欲沾巾。
陸游（1125～1210）《新津小宴之明日欲修覺寺以雨不果呈范舍人》詩
風(fēng)雨長亮話別離,，忍著清淚濕燕脂,。
王維（,？～761）《山中》詩
荊溪白石出，天寒紅葉稀,。山路元無雨,，空翠濕人衣。
張旭《山中留客》詩
縱使清明無雨色,，入云深處亦沾衣
辛棄疾（1140～1207）《木蘭花慢·席上送張仲固帥興元》詞
追亡事,，今不見，但山川滿目淚沾衣,。
這里,，濕、沾均是潤濕之意,。
另外,，在唐詩中也有描述不潤濕現(xiàn)象的，如：
韋應(yīng)物（約735～約792）《詠露珠》詩
秋荷一滴露,，清夜墜玄天,；將來玉盤上，不定始知圓,。
這首五言絕句,，生動地描繪了秋夜由天空掉下的一個露滴，落到展開的碧綠的荷葉面上,，成為晶瑩透亮的水珠,，滾來滾去，煞是好看,。“不定始知圓”是說,，由于看到露珠在荷葉面上滾來滾去，方知它是圓球形,。其實,，秋荷上的露珠也并不一定是從天空掉下來的，秋天的后半夜空氣濕度大,、溫度低,，在荷葉上凝結(jié)的露水，也可形成露珠,。但由現(xiàn)代科學(xué)來看,，韋應(yīng)物這首詩正是描述了一滴露珠在荷葉面上不潤濕的力學(xué)現(xiàn)象。
稍后,，白居易（772～846）也有—首七絕《暮江吟》
一道殘陽鋪水中，半江瑟瑟半江紅,。
可憐九月初三夜,，露似真珠月似弓,。
也寫出了露珠在綠草上的不潤濕現(xiàn)象，這首詩是詩人于822年赴任杭州刺史途中所寫,。他選取了在紅日西沉的黃昏和一彎新月的夜晚兩組景物,，生動地描繪了所觀察到的力學(xué)現(xiàn)象。前兩句描繪了殘陽中水面皺起的波動,；接近地平線的“殘陽”,，幾乎貼著地面照射過來，像是鋪在江上,；而暮江水緩緩流動,，江面上細波粼粼，波紋受光多的部分,，呈現(xiàn)一片紅色,；受光少的部分，呈現(xiàn)出如同青玉般的深碧色,。后兩句描繪了新月下,，露珠在江邊綠草上因不潤濕而形成的奇特現(xiàn)象：九月初三夜十分可愛，當(dāng)涼露下降的時候,，江邊草地的綠草上因為不潤濕而掛滿了晶瑩的露珠,；在弓也似的一彎新月的清輝下，圓潤的露珠閃爍著光澤,，就像是鑲嵌在上面的粒粒真珠（珍珠）一樣
荷葉上的水珠
潤濕與不潤濕的現(xiàn)象
液體對固體的潤濕,，是指液體與固體接觸時，沿固體表面擴展的現(xiàn)象,。將一滴液體,，放在一均勻平滑的固體表面上，會產(chǎn)生兩種情況：一種是液體展開覆蓋固體表面,；另一種是液滴與固體表面形成一定角度仍留在固體表面上,。這個在固、液,、氣三相交界處,，自固—液界面經(jīng)過液體內(nèi)部到氣—液界面之間的夾角稱為接觸角。接觸角的大小可以反映液體對固體表面的潤濕情況,。接觸角越小,，潤濕得越好。習(xí)慣上將液體在固體表面上的接觸角等于90度時定義為潤濕與否的界線,。接觸角大于90度時為不潤濕,，接觸角小于90度則為潤濕。水與潔凈玻璃的接觸角等于零度,，為潤濕,；水與荷葉面的接觸角等于160度,，水銀與玻璃面的接觸角等于138度，所以水在荷葉面上,、水銀在玻璃面上都收縮成球形,。杜甫、孟浩然,、陸游,、王勃、王維,、辛棄疾等人的詩詞涉及的是潤濕,，而韋應(yīng)物、白居易的詩,，則涉及的是不潤濕,。
古人對潤濕的作用早有認(rèn)識。這可以追溯到漢代淮南王劉安（公元前179～前122）等撰寫的《淮南子》,。它所表述的道家自然天道觀中就有“山云蒸,，柱礎(chǔ)潤”之說。后來宋代蘇東坡之父蘇洵（1009～1066）在《辨奸論》中說“月暈而風(fēng),，礎(chǔ)潤而雨”,，己明確將礎(chǔ)石由于潤濕出現(xiàn)的潮濕，作為將要下雨的征兆,。
在自然界,、工程技術(shù)和日常生活中，液體對固體的潤濕或不潤濕的現(xiàn)象,，都有重要的意義和作用,。彩色感光材料和錄音、錄像磁帶在生產(chǎn)過程中,，都要將配制好的感光材料涂液或磁漿,，又快又均勻地涂布到固體薄片基上，然后再干燥,、裁切,、整理包裝成產(chǎn)品。能不能又快又均勻地涂上去,，就與所涂液體能否在固體薄片基（現(xiàn)通常是采用滌綸薄膜片基）上潤濕,，并能迅速鋪展開來密切相關(guān)。現(xiàn)在比較講究的印刷紙張表面要加上一層薄薄的涂料,，其涂布過程,，也要考慮涂液對紙基需要有好的潤濕性能。在印刷過程中，要又快又好地印出多彩的圖案來,，各種油墨對紙張也要有好的潤濕性能,。即使在日常生活中,，墻壁的刷漿,、家具的刷漆，均都有類似的需要潤濕性能好的問題,。
生活中有時也希望應(yīng)用不潤濕的現(xiàn)象,。幾乎所有的防水用品，都希望水對其不潤濕,。例如風(fēng)雨衣,、雨傘的面布，就希望雨水打到上面后不潤濕,，形成水珠落下,。
據(jù)報道，法國有人看到郁金香花瓣的表面粗糙不平,，上面有許多仿佛人汗毛形狀的物質(zhì),，當(dāng)水滴到郁金香花瓣上，因不潤濕而保持圓珠狀,，并自己滑走,；從而試圖把這—原理嫁接到汽車的擋風(fēng)玻璃上，將玻璃表面處理成郁金香花瓣表面那樣,，使水不潤濕,。當(dāng)雨水落在這種經(jīng)過改造的擋風(fēng)玻璃上，會保持圓珠狀,，當(dāng)汽車在行駛時,，由于風(fēng)吹和重力的原因，雨滴會自動滑走,。如果這一技術(shù)成功,，汽車的雨刷將成為擺設(shè)。其實,，從一千多年前韋應(yīng)物和白居易的詩,，我們也應(yīng)可以得到啟發(fā)，仿照荷葉面或小草表面來改造玻璃面,，使雨水不潤濕,，也可以達到雨滴從汽車擋風(fēng)玻璃上自動滑走的目的。
若將一滴液體放到另—種與它不相混溶的液體表面上,，則也有潤濕與否（亦稱能否鋪展）的現(xiàn)象,。可能發(fā)生以下情況：
（1）一種液體（例如油）在另一種液體（例如水）表面上不鋪展，形成漂浮的油滴式“透鏡”,；
（2）一種液體在另一種液體表面上展開形成雙重膜,，此膜有相當(dāng)?shù)暮穸龋纬梢?span lang="EN-US">1—液2,、液1—空氣兩個界面,；
（3）一種液體在另一種液體上展開，形成一單分子膜,。
這種液體與另一種和它不相溶的液體之間潤濕與否的現(xiàn)象,，與發(fā)展的石油采油技術(shù)密切相關(guān)。儲存在地下石灰?guī)r及其他多孔介質(zhì)中的原油,，經(jīng)過噴出（稱為一次采油）,、抽油機抽出（稱為二次采油，即平時所常見的“磕頭機”抽油）之后,，幾乎還有一半的石油仍粘附在孔隙中,，沒有被采出。為迫使這些原油流出,，就要在采油井附近再打另一口井,，將水（或其他高分子液體）從這口井加壓注入，迫使粘附在孔隙中的石油流向采油井再抽出（稱為三次采油）?，F(xiàn)代科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),，將水加壓注入高黏性液體中時，水是按照具有很多細小,、且高度分枝的線段組成的珊瑚狀分形結(jié)構(gòu)前進的,，稱為黏性指進（viscous fingering）。黏性指進限制了三次采油的效率,。因為當(dāng)水的細指如果由于潤濕性能不合適,，而從注水井到采油井這段距離破裂時，就有可能從采油井采出的將是注入的水,，而不是油,，或者水多油少，實際上在油田經(jīng)常發(fā)生這種情況,。因此必須在研究黏性指進時,，考慮潤濕的因素，才能找到控制它們的方法,，以發(fā)展有效的采油技術(shù),。
潤濕過程與表面張力
潤濕過程大體可分為沾濕、浸濕和鋪展三類,，每一類過程都有定量的公式,。用它可判斷這一過程能否自發(fā)（或自動）進行。
沾濕是指液體與固體接觸，變液—氣界面,、固—氣界面為固—液界面的過程,。液體對固體的沾濕能力可用黏附功表示。根據(jù)熱力學(xué),，在等溫等壓的條件下,，黏附功大于等于零的過程為天然過程的方向，這就是沾濕過程自發(fā)進行的條件,。
浸濕是指固體浸入液體的過程,，即變固—氣界面為固—液界面的過程,。液體表面在此過程中沒有變化,。浸濕的能力用浸濕功表示。若接觸角小于等于90度,，則浸濕過程可以自發(fā)進行,。
鋪展是一種液體在另一種液體表面上展開的過程。其能力可用鋪展系數(shù)來判斷,。若鋪展系數(shù)大于等于零,，則液體1能在液體2表面上自動展開。
上面3種情況均涉及到液體的表面張力,，那么什么是表面張力,，它與潤濕現(xiàn)象有什么關(guān)系呢？
表面張力是指垂直地通過液體表面上任一單位孤元,，并沿著與液面相切方向的收縮表面的力,，以毫牛頓／米為單位。液體表面的基本特性是傾向于收縮,，即總是盡可能取小的表面積,。一切容積相等的形狀中，以球形的表面積為小,，因此小量水銀和露珠會趨向球形,，肥皂膜會自動收縮成滴。這就是韋應(yīng)物,、白居易詩中露珠成球形的原因,。
表面張力與潤濕現(xiàn)象的聯(lián)合作用，形成了毛細現(xiàn)象,。毛細現(xiàn)象是指將內(nèi)徑很小的管子（毛細管）插入液體中,，管內(nèi)外液面產(chǎn)生高度差的現(xiàn)象。當(dāng)液體與構(gòu)成毛細管的固體材料潤濕時,，管中液面升高并呈凹狀,；當(dāng)液體與毛細管材料不潤濕時，管中液面下降并呈凸形。毛細現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)和日常生活中經(jīng)?？梢砸姷?。含有許多毛細管的“上水石”，可作為盆景中的假山,，它正是靠水因毛細作用上升的現(xiàn)象,，使假山上的植物獲得水分。植物所以能夠通過根和莖將土壤中的水和養(yǎng)分吸收到自己機體中來,，其重要原因也是憑借機體中的毛細管和毛細作用,。潤滑油通過孔隙進入機器部件中去潤滑機器，靠的也是毛細現(xiàn)象,。多孔性的固體材料,，如紙張、紡織品,、粉筆等能夠吸水,，是因為水能潤濕這些多孔性物質(zhì)，從而產(chǎn)生毛細現(xiàn)象,。“山云蒸,，柱礎(chǔ)潤”，“礎(chǔ)潤而雨”,，礎(chǔ)石是多孔性材料,，也正是因空氣中所含水分，由毛細現(xiàn)象使礎(chǔ)石潮濕,，從而可以作為空氣濕度大,，將要下雨的預(yù)示。
既然表面張力和潤濕與否密切相關(guān),，那么有沒有辦法通過加合適的化合物,，使液體的表面張力改變，從而改變液體對固體的潤濕性能呢,？科學(xué)研究表明,，確有這樣的化合物能在很低濃度時，就可顯著降低液體的表面張力和固—液界面的界面張力,，以改善潤濕性能,，使液體更易潤濕固體。也有這樣的化合物,，它能降低液—液界面的界面張力,，使一種液體能在另一種與它不相混溶的液體表面上更快、更好地鋪展,。這樣的化合物,，通常稱為表面活性劑或潤濕劑,。我國感光材料工業(yè)就曾使用過合適的潤濕劑，攻克了因潤濕性能不好,、涂布不夠均勻,，致使沖洗出的彩色電影膠片發(fā)花、發(fā)閃的難題,。我們相信,，如選擇采用了合適的表面活性劑，將會提高三次采油的采油效率,，也會制造出更多更好的工業(yè)品與日常生活用品來,。
關(guān)鍵詞：潤濕，不潤濕,，表面張力,，毛細現(xiàn)象
（原刊登于《自然雜志》2006年28卷1期）
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