kapillaariputkeen

Kapillaariputkeen viittaa ilmiö, jossa neste nousee kapillaariputken sisälle johtuen kapillaarivoimasta. Kapillaariputki on kapea putki, jonka sisähalkaisija on pieni ja jonka sisäpinta muodostaa rajapinnan nesteen kanssa. Nesteen käyttäytyminen kapillaariputkessa riippuu nesteen ja putken materiaalin välisestä vuorovaikutuksesta sekä pintajännityksestä.

Ilmiön perusta on pintajännitys, joka aiheuttaa paine-eroa nestekerrosten välillä putken sisäpinnoilla. Jurin laki kuvaa nousukorkeuden h seuraavasti: h = 2 γ cos θ / (ρ g r). Tässä γ on nestepintajännitys, θ kosketuskulma putken sisäpintaan nähden, ρ nesteen tiheys, g gravitaatiovakio ja r putken sisäradius. Kun θ < 90 astetta (neste kosttaa hyvin pinta-alaa), kosketuskulman cosθ on positiivinen ja nesteys kohoaa (h > 0). Jos θ > 90 astetta, nousu on negatiivinen ja neste laskee alemmas. Putken pienempi säde r vahvistaa ilmiötä, joten kapillaarinen kohoaminen on yleisempää kapeissa putkissa.

Meniscus muoto riippuu wettaavasta kyvystä: kostavalla nesteellä nurmikasvoinen (jyrkkä) sisänurkka on kaareva ja nouseva, kun taas ei-wettingaines voi muodostaa tasaisen tai ulospäin viettävän muodon. Ilmiöllä on käytännön sovelluksia kuten laboratorioissa nestemäärien siirtämisessä ilman pumppuja, kapillaarikromatografiassa ja mikrotasojen nesteensiirtosovelluksissa sekä mikroskalaisten nestesiirtoputkien suunnittelussa. Kapillaariputkeen-ilmiö mittaa myös pintajännityksen ominaisuuksia sekä nestettä-ympäristöä koskevia vuorovaikutuksia.