Kapillæraksjon

Kapillæraksjon er væskers evne til å bevege seg i smale åpninger eller porer, som tynne glassrør eller mellom fibre i papir og tekstiler. Fenomenet oppstår fordi krefter mellom væsken og faststoffet (adhesjon) og mellom væskemolekylene (kohesjon) ikke er like sterke. Overflatespenningen i grensesnittet mellom væske og luft kan bøye grenseflaten og trekke væsken oppover i røret eller spre den i et porøst materiale.

Når adhesjonen mellom væsken og det faste stoffet er sterkere enn kohesjonen, blir kapillærkraften synlig. Kontakttvinkelen θ bestemmer retningen og størrelsen av kraften. Hvis θ er mindre enn 90 grader, vil væsken stige i kapillæren; hvis θ er større enn 90 grader, kan væsken trekkes ned eller ikke stige.

En enkel kvantitativ beskrivelse for en sirkulær kapillær er høyden h som væsken stiger: h = (2 γ cos θ) / (ρ g r). γ er overflatespenningen, θ kontaktvinkelen målt i væsken, ρ densiteten, g gravitasjonsakselen og r kapillærens indre radius. Formelen viser at høyden er omvendt proporsjonal med r og avhenger av γ og θ.

Kapillæraksjon har mange praktiske betydninger. I planter bidrar kapillaritet til vanntransport i xylemet sammen med transpirasjon. I teknologi utnyttes kapillærbevegelser i blekkpenner, tørkepapir, filtre og mikrofluidiske systemer for å flytte væsker uten pumper.

Fenomenet har vært kjent og studert siden tidlig moderne tid og illustrerer viktigheten av overflatekrefter i væskedynamikk.