Почему вода поднимается по бумажному полотенцу?

Вода может намочить полотенце выше уровня воды в стакане. Проследи за границей намокания, выбери точку отсчёта и отдели высоту подъёма от общего впитывания.

Автор Coru · Опубликовано 2026-10-23 · Обновлено 2026-10-23

Вода поднимается по сети мелких промежутков

Опусти нижний край обычного впитывающего бумажного полотенца в воду. Бумага может намокнуть выше поверхности воды, хотя эта её часть не касалась воды в стакане. Это капиллярное явление.

Бумага состоит из волокон, между которыми много мелких связанных промежутков. Вода смачивает поверхность волокон и продвигается по этой сети. Полотенце не состоит из одинаковых прямых трубочек: размеры пор, пути между ними и расположение волокон различаются.

Вертикальная полоса бумажного полотенца висит на зажиме. В неглубокую воду погружён лишь нижний край; полоса не касается стенок и дна. Мокрая часть поднимается выше поверхности воды до неровной границы. Скобка обозначает высоту h от поверхности воды до выбранной точки границы в середине полосы. Измеренное значение не приведено. — Отсчитывай высоту h от поверхности воды до границы намокания посередине полоски. Бумага не касается стенок и дна. Это схема, не данные измерений; цвет выделяет мокрую и сухую бумагу. Иллюстрация: Coru. Оригинальная схема Coru.

Смачивание и поверхностное натяжение

Адгезия — притяжение между водой и твёрдой поверхностью, а когезия — притяжение между молекулами воды. На поверхности, которую вода смачивает, эти взаимодействия приводят к искривлению поверхности воды у границы с твёрдым телом. В мелких промежутках бумаги поверхностное натяжение на таких искривлённых поверхностях создаёт разность давлений, которая может втягивать воду дальше и вверх.

Сила тяжести противодействует подъёму, а сопротивление течению замедляет продвижение воды. При прочих равных более узкая идеальная смачиваемая трубка может удерживать более высокий столб воды. Но это не значит, что более узкий проход всегда заполняется быстрее: сопротивление течению в нём тоже выше. В настоящем полотенце добавляются сложная сеть пор и испарение, поэтому правило для одной трубки не описывает всю картину намокания.

Пять минут наблюдений

Понадобятся обычная вода, устойчивый стакан, бумажное полотенце, ножницы, линейка, карандаш или другая опора и зажим. Поставь стакан на поднос. Вырежи полоску шириной около 2 см и длиной 15 см. Закрепи её вертикально на опоре, оставив верх сухим. Нижний конец должен свободно висеть, не касаясь стенок и дна стакана.

Сначала налей воду в стакан, затем опусти полоску, погрузив только около 5 мм нижнего края. Включи таймер при первом касании бумаги с водой. Зафиксируй опору в этом положении, не двигай полоску и оставь её верхнюю часть на воздухе. Поставь линейку рядом с полоской, вне воды.

В моменты 0, 30, 60, 120 и 300 секунд запиши высоту границы намокания над поверхностью воды. Каждый раз смотри на границу посередине полоски, не переключаясь на самый высокий мокрый участок. Если уровень воды меняется, считывай его заново. Это расписание записей, а не прогноз скорости намокания твоего полотенца.

Если граница размыта, запиши примерную высоту или диапазон. Если она достигнет верха раньше пяти минут, запиши время и закончи измерение высоты: длины полоски больше не хватает. Сохраняй все наблюдения, в том числе отсутствие заметного подъёма. Ноль секунд — момент первого касания; если высоту тогда не удалось считать, отметь пропуск, а не подставляй ноль. Если следующее измерение запоздало, запиши фактическое время. Не заполняй пустой журнал выдуманными результатами.

Скопируй пустой журнал наблюдений

text

Бумага / размер / направление вырезания: ______
Время (с) | Высота над водой (мм) | Примечания
0         |                       |
30        |                       |
60        |                       |
120       |                       |
300       |                       |

Отсчитывай высоту от поверхности воды, а не от дна стакана. Отмечай неровную границу, изменение уровня воды и касание стенок.

О чём говорит граница намокания

Подъём границы намокания показывает, что вода распространяется по бумаге выше поверхности воды в стакане. Чтобы сравнить скорость на двух интервалах, раздели каждую прибавку высоты на время, за которое она произошла: интервалы в журнале не все одинаковы. Короткая остановка видимого движения ещё не доказывает окончательное равновесие: линейка может не различать изменение, может влиять испарение или бумага уже намокла до самого верха. Даже при неподвижной границе вода может продолжать поступать вверх, возмещая потери от испарения.

Высота не равна общему объёму впитанной воды. У двух полосок может быть одинаковая высота намокания, но разная толщина, объём пор и количество удержанной воды. Для сравнения бумаги возьми полоски одинакового размера, сохрани глубину погружения и расписание измерений, вырезай полоски из каждого листа в одном направлении. Повтори с новыми сухими полосками. Описывай результат как сравнение подъёма границы намокания в этих условиях.

Если результат плохо виден

Подсвети бумагу сбоку, чтобы увидеть потемневший мокрый участок. Обычная вода помогает не спутать её границу с красителем, который может перемещаться иначе.
Проверь, что нижний край остаётся в воде. Если контакт потерян, условия подачи воды изменились.
Не допускай касания стенок и дна стакана: контакт может создать другой путь для воды.
Если бумага с покрытием или водостойкий материал плохо намокает, попробуй свежую полоску обычной впитывающей бумаги. Запиши замену материала.
Если граница быстро дошла до верха, возьми более длинную полоску и начни новую попытку. Предыдущее наблюдение тоже полезно: оно достигло предела этой установки.

Что именно ты измеряешь?

Выбери вывод, который можно сделать по высоте подъёма. Ответы и пояснения доступны ниже, в том числе без JavaScript.

За одинаковое время граница намокания в полоске А поднялась выше, чем в Б. Что можно заключить только по высоте?

Ответы и пояснения

В А вода добралась выше над поверхностью воды.: Да. Именно это описывает измеренная высота.
А впитала больший объём воды.: Высоты недостаточно: полоски могут различаться толщиной, объёмом пор и количеством удерживаемой воды.
А всегда лучше подходит, чтобы вытереть лужу.: Это зависит также от общего количества впитанной воды, скорости, прочности и способа использования полотенца.

Почему вода не поднимается бесконечно

Капиллярное явление не отменяет силу тяжести. При подъёме важен вес воды; течение через бумагу зависит также от доступных путей и испарения. Капиллярные эффекты участвуют в поведении воды в растениях, но одной капиллярности недостаточно, чтобы полностью объяснить её движение до крон высоких деревьев.

Рисунок — схема, а журнал специально оставлен пустым. Задание поможет собрать собственные наблюдения; оно не задаёт измеренную высоту подъёма для неизвестной марки бумаги.