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📐 Capillary Rise 計算機

專業免費的 Capillary Rise 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
0.029684 公尺
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是毛細現象?

毛細現象(毛細上升)指的是液體在細管中自動向上攀升(或被下壓)、克服重力的現象。它源自附著力(液體與管壁之間)與內聚力(液體分子彼此之間)的相互拉鋸,並透過表面張力表現出來。本計算器採用朱林定律(Jurin's Law),預測液體在細圓管中達到平衡時的上升高度。

如何使用本計算器

請輸入液體的表面張力 \gamma(單位 N/m)、液體與管壁之間的接觸角 θ(單位:度)、液體密度 \rho(kg/m³)、管的內半徑 r(公尺),以及重力加速度 g(預設值 9.81 m/s²)。計算器會同時以公尺與毫米兩種單位回傳上升高度。當接觸角小於 90° 時,結果為正值,代表液面上升;大於 90° 時(例如水銀在玻璃管中)則為負值,代表液面下降。

公式說明

朱林定律的公式為

h = ((2 \gamma\cos\!≤ft(θ\right)) ÷ (\rho g r))

分子代表表面張力沿管壁圓周向上拉的合力,再以 \cosθ 投影到垂直方向;分母則是單位體積的重量乘以管半徑。值得注意的是,高度與半徑成反比──管子越細,液體爬升得越高。

範例試算

以水在玻璃管中為例:\gamma = 0.0728\ N/m、θ = 0°(\cos 0 = 1)、\rho = 1000\ kg/m^3、r = 0.0005\ m、g = 9.81\ m/s^2。代入後

h = ((2 × 0.0728 × 1) ÷ (1000 × 9.81 × 0.0005)) = ((0.1456) ÷ (4.905)) ≈ 0.02968\ m

約等於 29.68 mm。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

為什麼水會上升、水銀卻會下降?
水能潤濕玻璃(\(\theta < 90°\),\(\cos\) 為正值),因此向上爬升;水銀無法潤濕玻璃(\(\theta \approx 140°\),\(\cos\) 為負值),所以液面反而被壓低。
管徑大小有差嗎?
當然有──高度與 \(1/r\) 成正比,半徑減半,上升高度就會加倍。
應該使用什麼單位?
建議全部採用 SI 國際單位(N/m、kg/m³、公尺),結果即以公尺呈現;計算器同時也會換算成毫米。