kapillairiteit

Kapillairiteit is het vermogen van een vloeistof om zich langs dunne ruimten of door poreuze materialen te verplaatsen zonder externe druk. Het ontstaat door de combinatie van adhesie van de vloeistof aan het oppervlak, cohesie tussen vloeistomoleculen en de oppervlaktespanning aan het vloeistof‑luchtoppervlak.

In een capillair buisje of een nauwe porie trekt de vloeistof omhoog of daalt deze, afhankelijk van hoe goed het oppervlak wordt natgemaakt. Bij een lage contacthoek θ (cos θ > 0) wordt natten bevorderd en treedt capillaire stijging op; bij hoge hoeken kan de vloeistof omhoog worden tegengewerkt of juist zakken als natten slecht gebeurt.

De hoogte van de capillaire stijging wordt voor een rechte capillair buis met straal r gegeven door Jurin’s wet: h = 2 γ cos θ / (ρ g r). γ is de oppervlaktespanning, ρ de vloeistofdichtheid, g de zwaartekrachtsversnelling. Een kleinere straal en een beter natte oppervlak (hogere cos θ) vergroten de stijghoogte.

In porieuze materialen geldt vaak het Washburn-relatieprincipe: L(t) = sqrt((r γ cos θ / (2 η)) t), waarbij η de vloeistofviscositeit is. Dit beschrijft hoe snel een vloeistof in een capillaire ruimte binnendringt onder invloed van spanning en wrijving.

Toepassingen en verschijningsvormen zijn onder meer watertransport in planten en bodem, wicking in papier en materialen, en microfluidische systemen. Kapillairiteit speelt ook een rol in inkten, coatingtechnologie en de ontwikkeling van dunne vloeistoflagen.