Termíny

• kapilární do úzké trubice.
• soudržnost různé mezimolekulární síly, které drží pevné látky a kapaliny pohromadě.
• přilnavost schopnost látky držet se jiné látky.
• meniscus povrch kapalin v trubkách, ať už konkávních nebo konvexních, způsobený povrchovým napětím kapaliny.

Soudržnost a adheze

Molekuly v jakémkoli vzorku Hmota prožívá mezimolekulární síly, což jsou atraktivní nebo odpudivé síly mezi atomy nebo molekulami ve vzorku. Takové síly jsou zodpovědné za mnoho pozorovatelného chování látek, jako je fáze, ve které se nacházejí za určitých podmínek teploty a tlaku. Když se mezi podobnými molekulami vyskytnou přitažlivé síly, označují se jako kohezní síly, což vede k soudržnosti, protože drží molekuly vzorku blízko u sebe. Tyto soudržné síly jsou obzvláště silné na povrchu kapaliny, což vede k jevu povrchového napětí. Například vodíkové vazby mezi molekulami vody jsou odpovědné za soudržnost pozorovanou u vodních kapiček.

Na druhou stranu, když mezi různými typy molekul dochází k mezimolekulárním silám (zejména pokud jsou součástí různých fází hmota), označují se jako adhezní síly nebo vedoucí k adhezi. Molekuly ve vzorku vody, které jsou v kontaktu s povrchem skla, zažívají přitažlivé síly směrem k molekulám skla. Voda má tendenci k těmto povrchům ulpívat kvůli těmto interakcím.

Kapilární působení

Kapilární působení je schopnost kapaliny proudit v úzkých prostorech bez pomoci a v opozice vůči vnějším silám, jako je gravitace. Tento efekt lze pozorovat při nasávání kapalin mezi vlasy štětce, v tenké trubici, v porézních materiálech, jako je papír, v některých neporézních materiálech (jako je zkapalněné uhlíkové vlákno) nebo v komoře. Nastává, když jsou intermolekulární přitažlivé síly mezi kapalinou a pevnými okolními povrchy (adhezní síly) silnější než kohezní síly v kapalině. Pokud je průměr trubice dostatečně malý, pak kombinace povrchového napětí (které je způsobeno soudržností v kapalině) a adhezních sil mezi kapalinou a nádobou působí společně a zvedá kapalinu. Výška (h) sloupce kapaliny je dána vztahem:

h = \ frac {2T} {\ rho rg}

kde T je povrchové napětí, \ rho je hustota kapaliny, g je gravitační zrychlení ar je poloměr trubice. Všimněte si, že výška, do které se kapalina zvedá, je nepřímo úměrná poloměru trubice, což vysvětluje, proč je jev výraznější u menších trubek.

Běžným zařízením používaným k prokázání kapilárního působení je kapilára trubka. Když je spodní konec svislé skleněné trubice umístěn do kapaliny, vytvoří se konkávní meniskus. Adhezní síly mezi kapalinou a pevnou vnitřní stěnou táhnou sloupec kapaliny nahoru, dokud není dostatečné množství kapaliny pro gravitační síly, aby tyto síly dokázaly působit.

Meniskus je křivka způsobená povrchovým napětím na horním povrchu kapaliny. Může být konvexní nebo konkávní. K konvexnímu menisku dochází, když mají molekuly silnější přitažlivost k sobě navzájem (soudržnost) než k materiálu nádoby (přilnavost), což způsobí, že povrch kapaliny klesá dolů. To lze vidět mezi rtutí a sklem v barometrech a teploměrech. Naopak konkávní meniskus nastává, když jsou molekuly kapaliny přitahovány k molekulám nádoby, což způsobí, že povrch kapaliny klesne nahoru. To lze vidět ve sklenici vody.

Kapilární účinek působí na konkávní menisky, aby vytáhl kapalinu nahoru, čímž se zvýší příznivá kontaktní plocha mezi kapalinou a nádobou, a na konvexní meniskách, aby se kapalina natáhla dolů , což snižuje množství kontaktní plochy.

Když vezmeme v úvahu, jak se budou kapaliny chovat na površích, pokud jsou molekuly kapaliny silně přitahovány k pevným molekulám, pak se kapka kapaliny úplně rozšíří na pevný povrch. To je často případ vody na holých kovových nebo keramických površích.

Fenomén kapilárního působení je důležitý při transportu vody a živin v rostlinách procesem transpirace.