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这期的答案很诡异,两位回答者的回答都有一部分有一定的道理,但整体来看却令人不够满意。别无它法,Dr.Who只好授予4everfreedom豹猫两位鼓励奖。

以下答案是由两位的回答融合而成的,仅供参考,欢迎实验党或理论派对此问题进行更深入的解释~

毛细管现象示意图:细管子的毛细现象更加显著

谈起擦桌子,可谓是司空见惯的生活琐事,但就本期Dr.You中提到的问题,细细研究,其中还是有很多门道和智慧的,且看下文慢慢道来。
本文所讨论的擦桌子的过程,简单的说,就是毛巾类的纺织物的与桌子上的水渍接触,利用毛细现象吸走水的过程。毛细现象 又称毛细管作用,指液体在细管状物体内侧,在表面张力作用下,克服地心引力上升的现象。在毛细管中,液柱重量与管径的平方成正比,而液体与管壁的表面张力只与管径成正比,使的较窄的毛细管吸水比较宽的毛细管更加显著。

当然,看似简单的过程,在现实生活中是很多因素会对其造成影响的,比如:水渍的水量、表面积,以及桌面的材质,甚至环境温度和湿度等等。
而毛巾类织物本身的一些特性,则在吸水过程中起到举足轻重的作用。
1) 毛巾的吸水性大致与其表面积和厚度成正比。
2) 毛巾的材质。通常,植物纤维(即所谓全棉)毛巾,它的吸水性要优于人造纤维。(吸水性:全棉>混纺>化纤)
3) 纺织的技术方法。同材质且大小厚度均相同的毛巾,若其纺织中使用了较细的纤维,则吸水性更优秀。因为纺织纤维越细,则成品表面同样面积的区域纺织孔隙越多 且更狭小密集,而孔隙则是毛巾发生毛细现象的关键。

OK,研究了毛巾吸水的多方面因素,回到本期Dr.You的核心议题,干毛巾与湿毛巾的吸水性问题。我们将上文提到的全部因素都假定一致。对于同样环境 条件下,同材质且大小厚度一致的干燥毛巾与浸湿拧干的毛巾在同样的桌面,对同一水渍的吸水过程进行推论。

干毛巾为什么会吸水不良?!

首先,干抹布应该和荷叶有相通之处。荷叶有奇特的表面结构,粗糙的表面微结构中充满空气,形成的空气垫阻止了水向下渗透。而干毛巾纤维中充满空气,由于空气垫的阻隔,水不能顺利进到毛巾的纤维中去(参见Dr. You第37期答案:漂浮在水面上的水滴)。

其次,干燥毛巾处于脱水状态,纤维干瘪收缩,由于纺织物特性,织物表面变的很不整齐,虽然纤维收缩使孔径变的狭窄更有利于吸水,但有的孔隙处却由于残留的污垢造成纤维粘连,导致阻 塞并阻碍毛细现象发生,从而有可能影响吸水性。

那么,将毛巾浸湿后再弄干,吸水性提高的原因又是什么?!
1)浸湿干毛巾时,大量水进入挤出了毛巾孔隙中的空气,在我们日常生活中就可以观察到在弄湿干毛巾时有小气泡冒出的现象。
2)把干抹布浸湿然后拧干,就是用水软化抹布,把其中的空气排除。而后挤出一些水,抹布在挤得过程中被压缩形变,这样短时间内一些微结构孔洞中可能还有负压,接触到水会马上吸入。

其实,真是的情况远没有那么多的绝对,湿毛巾的吸水性也不见得就比干毛巾强,毕竟以上的种种探讨和推论终究还是纸上谈兵。现实中其实充满 了不确定,但正因为这些不确定,才有了这么丰富多彩的生活。在平凡的生活中寻找发现科学的智慧与乐趣,才是我们的最终目的。

好了,就到这里吧。

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34 Responses to “[Dr.YOU第56期获奖答案]干毛巾擦不干水渍?”

  1. 沐右说道:


    沙发!

  2. 二十六公斤说道:

    我的沙发啊··沐右你怎么抢走了我的沙发·····

  3. 4everfreedom说道:

    个人认为这样的回答虽然在理论上大致解释了一部分问题,但是多少还是有悖Dr.You的初衷,简单点说就是一点都不有趣。

    好吧,决定下次给各位同学涂鸦讲故事。

    P.S.顺便祝贺自己首战告捷,荣获鼓励奖。感谢松鼠会,感谢各位,感谢google&wiki

  4. 果果说道:

    不错

  5. 安庆法律人说道:

    怎么跟日常生活相反呢?用湿毛巾是擦不干的,只有用干毛巾

  6. 路人甲说道:

    个人觉得除去 以上提到的因素外,应该还涉及到一个干湿毛巾临界点问题,

  7. wolfenstein说道:

    如果吸水银呢? 干的强还是湿的强?

  8. wuyun_0061说道:

    明白了
    在现实生活中干的毛巾确实不容易吸水,只能是抹水

  9. 豹猫说道:

    同不有趣。
    我想问问八字眉那一期和小强那一期都没有最终结果贴出来,那意思是无优胜者?
    另外我认为够深的井看见星光不可能。

  10. 日光说道:

    我感受到的现象是这样的,第一次新买的棉毛巾非常不容易吸水,即使泡在盆里也要半天才能浸湿,而洗过后再晾到完全干之后就会变的非常容易吸水,我怀疑是不是新买的手巾出厂的时候或是在加工之后,有一些化学物质在上面。洗掉那一层之后就变好了。。。嘿嘿,粗浅的认识哈。

  11. hbchendl说道:

    虽然各种毛巾各不相同,但是它们在完全干燥的情况下,其织物纤维的表面多多少少都是有一定的拒水性的,所以需要用一点时间才能让水浸润进去。
    而浸湿后拧干的毛巾,其织物纤维的表面就是水!还有什么表面比水更加亲水呢?所以它能瞬间吸收沾上的水。

    • 4everfreedom说道:

      恩~我们要讨论织物纤维的拒水或亲水特性的成因,究竟是纤维本身就带有这种特性,还是有什么原因造成这种现象。
      故而文中多讨论的是推测出的原因。

      而关于亲水性,我还提出过另一种说法,虽最终答案未选取,但可以参考下。
      『毛巾浸湿并拧干后,织物孔隙中还存有水分,由于水的表面张力,在分子间作用力下,水分子在孔隙管状环境中形成小水柱,在毛细现象发生时,水柱与新吸入的水接触,对其产生一个向上提拉的力,提高了吸水效率,从而加速了毛细现象发生。(P.S.此现象多见于植物维管束对水分的吸收以及保持蒸腾作用。)』

    • astrobear说道:

      亲水性和疏水性完全取决于材料的分子结构,跟是否已经有水附着在上面基本无关。
      水是极性分子,所以跟其他极性分子或极性官能团更容易亲近,毛巾的材料应该就是有大量极性官能团的大分子。

      实际上,在一些情况下,拧干的毛巾在分子水平是更容易吸水的,这与常识相反。
      因为在拧干的毛巾上,有大量附着着的无机盐等亲水物质,它们的吸水能力实际上比毛巾纤维更强。(但是如果附着了大量油脂等疏水物质,那么结论相反)
      只是由于表面积不够,所以总的吸水量不如湿毛巾而已。

  12. astrobear说道:

    熊对这个获奖答案持不同意见,望斟酌。

    毛细现象只是亲水性(或疏水性)的一个表现,和毛巾吸水在现象上相似,但不是根本原因。
    水能够吸附在物体表面,是因为在这个状态下能量最低。而这个能量差,正比于界面上单个分子下降的势能和吸附表面的分子个数。后者正比于物体的微观表面积。
    毛巾的纤维从始至终都是亲水的,唯一导致吸水能力不同的区别就是微观表面积。

    水的表面张力所起到的作用,在毛巾的问题上并不是主要的,而且会把这件事情复杂化。
    但在毛细管现象中,张力是个很重要的因素。实际上,正是因为有水的表面张力,毛细管才不能无限的吸附水柱。水的表面张力在这个过程中是制约毛细现象的因素。最终的平衡是:吸附带来的能量下降要刚好等于水面上升的重力势能加上表面张力带来的势能。这时,重力势能和张力势能决定了能够抬升多少“额外”的水,这个显然会与毛细管的直径相关。当毛细管细到一定程度时,会达到一个“饱和”的吸附,此时重力势能无法抵抗吸附带来的能量下降,所以可以忽略。
    而在毛巾的问题中,在微观上,纤维之间的距离很近,所有的吸附都是“饱和”的,重力势能和表面张力势能都不是关键的。简明起见,应当忽略。在宏观上,干燥的毛巾和湿润的毛巾在大尺度结构上没有什么明显的差别,所以也不必考虑毛细现象引起的“额外”吸水的差别。因此,在毛巾吸水的问题上,决定性的因素是吸附造成的能量降低,它于前面提到的微观表面积成正比。

    以下为熊在这次评比中的投稿:

    [Dr.YOU第56期]擦不干的桌子
    以下为备选答案之一,可能有错。

    毛巾对水(以及其它东西)的吸附能力与毛巾在微观尺度的表面积直接相关。

    干燥、蓬松的毛巾有大量散开的纤维,它们创造了惊人的表面积。

    毛巾浸湿后,水珠(这里所说的水珠仅指“一块”水,并不限定形状)与纤维浸润。在晾干的过程中,每个残留的水珠都在不断变小,但是保持着和若干条纤维的浸润状态。这样随着水珠的变小,就把纤维向一起拉,最终,水中溶解的杂质析出来,代替水来粘结这些纤维。当水干了之后,纤维之间被矿物质盐、可溶有机物等东西粘结在一起,成团结片。这时,由于表面积骤减,吸水能力下降。

    把毛巾重新过水并拧干,可以溶解粘结纤维的物质,解放纤维,在一定程度上恢复表面积。

    至于干燥的餐巾纸,吸水的原理也类似。构成毛巾的纤维和构成纸的纤维也许有些差别,会导致单位面积上对水的浸润能力不同。

    但只要是浸润的(也就是说材料分子和水分子之间的吸引力大于水分子互相之间的吸引力),同种材料的吸水能力就和表面积成正关系。

    头一次参加Dr.忽悠,注意到有效的答案需要超过500字?奇怪的规则……

    好吧,说句题外话,用来作为支持表面积至上的观点的素材:

    木板能吸水吗?显然不能。
    但是刨成木屑就可以很好的吸水了。
    在这个过程中,除了形状,木头没有别的(物理的或化学的)变化,所以吸水能力显著提升的唯一原因就是几何原因:表面积。

    • 4everfreedom说道:

      在此次投稿之初就看到过您的答案,其中表面积的因素也对我有所启发,所以文中也提到了,我将其归结到毛巾的纺织方法,就像现在的速干(沐浴)毛巾,正是用了更细的纤维进行纺织,来大大提升其吸水性的,正好符合了您的论证。

      但是把所有原因都统统归为表面积,或许还是有点差强人意。就您答案中的观点,我们是否可以理解为:吸水性最好的,应该是没有过水的最初的原始的干毛巾,然后是拧干的湿毛巾,最后是过水凉干的略有板结的干毛巾。如此解释,貌似还是略有狭隘啊。

      个人认为,对于此问题,其实还是比较特殊的,造成毛巾吸水这一现象的原因还是比较多的,所以在答案中也没有明确回答具体的答案,只是尽量分析了可能对此现象造成影响的种种因素和可能。论证了在特定的条件下,拧干的湿毛巾也会比干毛巾更易擦干水渍。当然,终究也只是限定在理论层面的推论而已。

      很高兴和各位讨论学习~~ : )

      • astrobear说道:

        原始的干毛巾肯定会比拧干的湿毛巾的吸水能力更强啊。因为即使它们吸水的“潜力”相同,拧干的湿毛巾中仍然有大量的残留水,导致它能吸收的额外的水变少。
        即使讨论“可以达到的最大总吸水量”,拧干的湿毛巾最多也就是和原始干毛巾相同而已,不可能更多的。否则,毛巾的制造工艺里一定要加上“过水”的步骤了。

        所以,您所总结的:“吸水性最好的,应该是没有过水的最初的原始的干毛巾,然后是拧干的湿毛巾,最后是过水凉干的略有板结的干毛巾”。我完全赞同。

        • 4everfreedom说道:

          OK~我来修正一下之前表述。

          毛巾的吸水性(或吸水效率):

          最低应该是经过若干次漂洗因为水中杂质或洗涤产品原因导致纤维板结的毛巾。

          而干毛巾和拧干的湿毛巾(假定二者纤维状况相同),应该考虑各种外界因素。浅显的说:比如空气会影响干毛巾吸水,而水量又限制了湿毛巾的吸水量,另一方面湿毛巾中残存的水又会在一定条件下帮助湿毛巾更快的完成吸水工作。而本期核心议题,应该放在讨论这些因素之上。

          所以,可否理解为,当水渍量小于湿毛巾最大吸水量时,其效率会高于干毛巾,至少在一定条件下,这种现象是可以发生的。而非简单的干毛巾>湿毛巾>板结毛巾的递减关系。故而有了文中种种推论。

          • astrobear说道:

            “空气会影响干毛巾吸水”:熊认为这个可以忽略。请找出确切的证据证明空气的阻碍作用。
            ”而水量又限制了湿毛巾的吸水量“:是的。
            “湿毛巾中残存的水又会在一定条件下帮助湿毛巾更快的完成吸水工作”:不同意。请找出确切的证据(或理论推导)证明此点。
            ”当水渍量小于湿毛巾最大吸水量时,其效率会高于干毛巾“:请定义“效率”。如果是指吸水的速度,那么和我之前的论述是两回事。我论述的是针对吸水的总量,并没有考虑速度问题。熊认为,在和水充分接触的几秒钟内,任何毛巾都可以几乎充分的吸水,速度不是问题。如果这一点有争议,请举出需要考虑吸水速度的情形。

  13. 4everfreedom说道:

    如果将一条干燥的毛巾丢进盛满水的盆中,干毛巾会漂浮在水面,并可观察到有小气泡释出,而此时将毛巾拿出来,会发现毛巾并没湿很多。
    或将少量的水洒在干燥的毛巾上,可观察到水并未很快被毛巾吸干,有些则是类似荷叶上的水珠。
    以上两个生活中常见的现象,足以说明,当毛巾的纤维孔隙中存在大量空气时,可以对毛巾的吸水造成影响的(应该可以理解为孔隙中的空气对毛细现象的发生造成了影响)
    关于湿毛巾吸水迅速的无责任猜想,一个是毛巾浸水致使干燥是干瘪的纤维孔隙饱满,有利于毛细现象。二是因水的表面张力,孔隙中残存的小水柱对新吸上的水有提拉的力。
    当水渍水量小于湿毛巾剩余最大吸水量时,因为种种原因造成的干毛巾吸水障碍以及对湿毛巾吸水促进,导致其对此水渍的处理速度湿毛巾高于干毛巾。

    对以上种种问题保留个人意见。

  14. 4everfreedom说道:

    当我们发现桌上的水渍,顺手拿起干抹布擦拭,却将水渍抹成一片,而用湿抹布却能擦拭干净。这样一短暂的过程,是需要考虑速度问题的。而且就毛巾类织物来说,影响吸水过程的因素也很多。
    甚至可以考虑:擦拭过程中,干抹布蓬松质轻的纤维和桌面接触不严密以至于同样的吸水的过程不如湿润的毛巾来的迅速明显。
    此次的议题中,任何对织物吸水可能造成影响的因素有应该考虑到,而不是简单的忽略。我们讨论的是在特殊条件之下可能发生的问题,而非100%一定发生的问题,不论干湿毛巾,都一样会吸水,刨去其他因素这二者没有任何区别。在Dr.You讨论也没有任何意义。

    注意:我讨论的核心“为什么干毛巾有时没有湿毛巾更易擦干水渍?!”

    • astrobear说道:

      您讨论的核心是:“为什么干毛巾有时没有湿毛巾更易擦干水渍”。这里的“干毛巾”指的是崭新的干毛巾还是浸水后风干的毛巾?
      如果是后者,那么这个问题已经被充分讨论,熊在前面有论述。
      如果是前者,熊不认为这是个正确的经验。用崭新的毛巾擦桌子,熊没有见过(或者是没有注意过)“将水渍抹成一片”的现象,也许我们可以做些实验来确认一下这个是否是事实。

      • hbchendl说道:

        干毛巾与湿毛巾指的是同一个毛巾。如果楼上一定要强调“崭新”,那就比较一下新买的从未用过的毛巾,与它浸一次水再拧干的状态比较一下吧。
        浸过一次水再晾干应该就算不上崭新了吧?这倒是通常我们所说的干毛巾。

        • astrobear说道:

          如果你说的“干毛巾”指的是浸水后再风干的,那么熊觉得自己的观点应该已经阐述明白了:
          因为水中的可溶物质析出,导致毛巾的纤维粘连结片,使得表面积减小,从而吸水能力下降。

          因为崭新的干毛巾没有这个情况,结论也是相反的,所以我才问你的“干毛巾”的定义,而并不是非要强调“崭新”。

          • hbchendl说道:

            你应该有条件去观察的,一般的毛巾无论新旧,都一样。先拿一块干透的毛巾,擦一下桌子上的水。看看它的擦水效果,得擦多少下才能把水完全吸干。然后把这块毛巾浸水,拧得尽量地干,再看看它的擦水效果,是不是一下就能把水给吸干。
            我试验过新买的崭新的毛巾,效果依然是如此,浸水后拧干的毛巾吸水效果优于它干燥的时候。

        • astrobear说道:

          哦,抱歉,看错id了。
          刚才还以为回帖的是4everfreedom,所以以为是在答复他。

  15. 老顽童说道:

    有点昏啊

  16. Colla说道:

    毛细现象啊

  17. elianlv说道:

    全是高手。。。

  18. Latinee说道:

    和我们学的内容有点相关,但这个现象还真是从没有注意过啊

  19. dob502说道:

    用干燥的餐巾纸擦桌子上的水效果也很好。有时候干毛巾擦不干桌子上的水?…… 毛细浸润现象就不多说了。有请实验党们,把原来擦水效果不良的棉毛巾用清洁剂洗干净,甚至干趣做个脱脂处理,凉干后再试试看哈。…… 原来擦水效果不良的棉毛巾浸湿拧干的呢?如果说皂性清洁剂是化学双歧因子给力的话,那浸湿拧干的毛巾就是水挤入空隙而形成物理“双歧因子”在给力,极端的油迹布擦水效果也不多说了。

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