Kapillärtrycket

Kapillärtryck är tryckskillnaden mellan två immiscibla vätskor som befinner sig i ett kapillärrum eller i en porös struktur. Den uppkommer främst genom interfacial tension och krökningen av vätskans gränssnitt mot kapillärväggen, vilket får vätska att stiga eller sjunka i små rör och porer.

Den grundläggande modellen är Young-Laplace-lagen: ΔP = γ (1/R1 + 1/R2). För en cirkulär kapillär förenklas det till ΔP = 2 γ cos θ / r. γ är interfacial tension mellan faserna, θ är kontaktvinkeln mellan vätskan och väggmaterialet och r är kapillärens inre radie.

I praktiska tillämpningar definieras kapillärtrycket Pc som skillnaden mellan trycket i den icke-vätska fasen och i den våta fasen. Pc är vanligtvis positiv när den icke-vätskan har högre tryck. Pc påverkar hur fukt och vätskor fördelas i porösa material, vilket styr imbibition och dränering och betingar svängningar beroende på vätskeegenskaper och yta.

I geovetenskap och ingenjörsvetenskap används Pc–Sw-kurvor för att beskriva relationen mellan kapillärtryck och vattenmättnad i porösa medier. Ett klassiskt samband för kapillärhöjd i ett tunt rör är h = 2 γ cos θ /(ρ g r), där ρ är vätskans densitet och g är gravitationsaccelerationen.

Inom fysiologi betecknar kapillärtryck den hydrostatiska komponent som driver filtration över kapillärväggar. Enligt Starling-lagen motverkas filtration av kolloidosmotiska tryck och andra faktorer. I systemiska vävnader är arteriellt kapillärtryck ofta omkring 30–40 mmHg och venöst omkring 15 mmHg, med variation mellan vävnader.

Mätning och begränsningar: modellerna antar ofta förenklade geometrier och idealiserade gränssnitt; verkliga porer visar hysteresis och heterogenitet som påverkar värdena.