通過毛細現象的原理來提升水的勢能來發電不行么？

01-13

這個問題在物理化學裡面可以這麼解釋：

毛細管中水的勢能的提高是因為表面能的釋放。

水上升到毛細管中，水-玻璃界面增加，玻璃-空氣界面減小，這兩個界面的表面張力不同，所以釋放了一部分表面能，使液面上升了。所以如果想把這部分勢能利用起來，要彌補釋放新增加表面所需的表面能，所以是不能實現的。

這個勢能是無法釋放的

毛細現象的本質是液體在固體表面的侵潤和液氣界面的表面張力。它與孔徑有關，孔徑越小，毛細現象越明顯

但是任何想要釋放這個勢能的企圖都會使孔徑變大，從而使毛細現象變弱。

當然任何這個說法有點絕對，但是很希望能看到反駁中體現的各種創意

水、在毛細現象中上升，勢能增加是水、空氣與毛細界面之間表面張力能量差造成的，表面張力(surface tension)是物質的特性，其大小與溫度和界面兩相物質的性質有關。如果想把水增加的勢能利用起來，就需要對其做功或能量，譬如擰一下這條毛巾。

永動機真是一個永動的話題……

從能量的角度解答感覺物理圖景還不是很清楚啊。松鼠會原來有一篇文章《界面上的世界之毛巾永動機》（http://songshuhui.net/archives/133）給出了幾種不同長度、方向的毛細管模型及相應的分析（直接翻到圖及後面的文字看，結合生活常識很容易想像並理解，不管拉普拉斯公式也沒關係），中心思想即：

1.前四種模型，水會被毛細管「銜住」，無法順利滴出來

2.第五種模型，毛細管呈倒U型，需要管子出口低於入口處水平面。只要夠低，因為水珠曲率半徑最小只能到管口半徑（恩，方形管子呢……？其實也類似吧，還是球面？沒想很清楚。但有局限是沒問題的），肯定會表面張力（本質是分子間吸引力）撐不住了，水珠掉下來。

好的，問題是，採用這種模型之後，因為要水珠滴下來再循環回到出口去，最簡單不費能量的辦法是管子的出口和入口構造連通器。前面說了，出口處低於入口處水平面，所以管子實際上必然是」兩頭扎進水裡「，世界是安靜的……【這樣的永動機模型因此不成立】

當然這也說明，如此發電（非永動）是可以的，只要不是用連通器的方式讓水迴流，比如手捧收集到水再扔回入口處。關鍵是其效率是否高於現有發電機。

或者入口處放置一個無限水源，比如大海呢？這樣就是永動了？

然後發現這已經和最開始的設想十萬八千米，反而和實際的水力發電是一回事了……

歡迎討論~

PS又發現另一個版本的毛細永動機（http://bbs.voc.com.cn/topic-3199666-1-1.html）帖子說的不清楚，看這張圖就好。改進在於把直接的水作用換成水蒸氣。初步感覺問題在於這個系統在一段時間後會達到靜態平衡。

思考一個問題，干毛巾一頭放在一個裝滿水的杯子里，結果乾毛巾濕了，的確是有一部分水的位置是上升了，勢能增加了，可個勢能並不是憑空產生的，相應的毛細現象中的各種力在做功，相應於毛細中的能量減少了。

我們的水電是由太陽蒸騰水到空變雨中落回大地匯聚成溪流產生能量，其歸根結底是太陽在不斷產生能量。而相應的毛細中的各種能量並不能像太陽一樣源源不斷的產生。即使是植物蒸騰作用中的毛細現象，也是由於太陽不斷地照射。

簡而言之，毛細現象時毛細管的表面能轉化為水的勢能，而你想要把水的勢能轉化為電能，需要克服表面能（比如對著毛細管適當吹氣，剛好克服表面能，水才能流下），能量守恆。

剛好最近思維被這個東西觸發，就看了些資料。個人理解，表面能的表述本質上應該是基於分子間的動能，應該跟勢能多少也會有些牽涉，不過不很確定，畢竟分子勢能過於微觀。毛細作用的拉伸效果降低了分子間的動能，轉化了一部分到重力勢能。分子動能的降低明顯的作用效果，是液體溫度的降低（在另一個答案里瞄到的，具體位置記不住了）。這個也可以反推，液體溫度的降低常規情況下相應會增加液體的密度，進而導致毛細作用的拉升作用削減。可以想像水結成冰的極端特例。液體溫度可以適當從周邊環境中補充，進而彌補機械系統的中的能量流失。由此本質上並沒有越過能量守恆定律。唯獨這個過程中比較有意思的是，能量的轉換效率的。如果要往大規模的機械作用發展，應該跟光能發電差不多一個能量級。

此外有看到回答說水會落不下來。這個目前還不太確定，不過我這邊嘗試的效果，毛細作用吸出之後，拉長U型結構輸出長度（接近1：5），利用重力，水還是滴的挺厲害的，不知道是否主要是因為重力作用的效果。