capillairiteit

Capillairiteit is het verschijnsel waarbij vloeistoffen langs smalle holtes en poriën omhoog of omlaag kunnen stijgen, bijvoorbeeld in dunne glazen buisjes, poriën in materialen of in aarde. Het ontstaat door de combinatie van adhesie tussen de vloeistof en het oppervlak, cohesie tussen vloeistofmoleculen en de oppervlaktespanning aan het vloeistof-vluchtgrens.

Wanneer een vloeistof een oppervlak goed bevochtigt (kleine contacthoek), hecht de vloeistof zich aan de wand en kan een vloeistofkolom in een capillair trechteren of een porie omhoog trekken. De cohesie binnen de vloeistof houdt de kolom bij elkaar, terwijl de oppervlaktespanning de lijn waar vloeistof en lucht elkaar ontmoeten aan de rand naar binnen trekt. Bij minder goede bevochtiging (grote contacthoek) kan het oppervlak juist tegen het omhoog krimpen werken.

De hoogte van de capillaire stijging is afhankelijk van factoren zoals de vloeistofsoort ( oppervlaktespanning γ en dichtheid ρ), de temperatuur, de straal r van het capillair en de wettende hoek θ. Een veelgebruikt resultaat is Jurin’s wet: h = (2 γ cos θ) / (ρ g r), waarbij g de zwaartekrachtversnelling is. In porous media geldt vaak een vergelijkbare relatie met een karakteristieke poreusradius.

Toepassingen van capillairiteit zijn onder meer het bevorderen van watertransport in planten en bodem (capillaire werking in de wortelzone en capillaire fringe), wicking in papier en textiel, en het functioneren van inktpennen en microfluidische systemen. Capillairiteit neemt af bij grotere poriën en bij vloeistoffen met lage adhesie aan het oppervlak.