Termit

• kapillaari kapeaan putkeen.
• koheesio Erilaiset molekyylien väliset voimat, jotka pitävät kiinteitä aineita ja nesteitä yhdessä.
• tarttuvuus Aineen kyky tarttua toisin kuin aineeseen.
• meniski Kaareva nesteiden pinta putkissa, olivatpa ne koveria tai kuperia, johtuen nesteen pintajännityksestä.

Koheesio ja kiinnittyminen

Minkä tahansa näytteen molekyylit Aine kokee molekyylien välisiä voimia, jotka ovat houkuttelevia tai vastenmielisiä voimia näytteen atomien tai molekyylien välillä. Tällaiset voimat ovat vastuussa monista havaittavista aineiden käyttäytymistä, kuten faasista, jossa ne ovat tietyissä lämpötila- ja paineolosuhteissa. Kun samanlaisten molekyylien välillä esiintyy houkuttelevia voimia, niitä kutsutaan koheesioiksi tai tuloksena koheesioon, koska ne pitävät näytemolekyylejä lähellä toisiaan. Nämä yhteenkuuluvat voimat ovat erityisen voimakkaita nesteen pinnalla, mikä johtaa pintajännitykseen. Esimerkiksi vesimolekyylien väliset vetysidokset ovat vastuussa vesipisaroissa havaitusta koheesiosta.

Toisaalta, kun molekyylien välisiä voimia esiintyy erityyppisten molekyylien välillä (varsinkin kun ne ovat osa eri aineeseen), niitä kutsutaan tarttuviksi voimiksi tai ne johtavat tarttumiseen. Lasin pinnan kanssa kosketuksessa olevan vesinäytteen molekyylit kokevat houkuttelevia voimia lasimolekyylejä kohti. Vedellä on taipumus tarttua tällaisiin pintoihin näiden vuorovaikutusten takia.

Kapillaarivaikutus

Kapillaarivaikutus on nesteen kyky virrata kapeissa tiloissa ilman ja ilman apua. vastustaa ulkoisia voimia, kuten painovoimaa. Tämä vaikutus voidaan havaita nesteiden muodostumisessa siveltimen karvojen väliin, ohuessa putkessa, huokoisissa materiaaleissa, kuten paperi, joissakin ei-huokoisissa materiaaleissa (kuten nesteytetty hiilikuitu) tai solussa. Se tapahtuu, kun nesteen ja kiinteiden ympäröivien pintojen väliset molekyylien väliset vetovoimat (tarttuvuusvoimat) ovat voimakkaampia kuin nesteessä olevat yhtenäiset voimat. Jos putken halkaisija on riittävän pieni, niin nesteen ja säiliön välinen pintajännityksen (joka johtuu nesteessä olevasta koheesiosta) ja tarttuvien voimien yhdistelmä nostaa nestettä yhdessä. Nestekolonnin korkeus (h) saadaan seuraavasti:

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

missä T on pintajännitys, \ rho on nesteen tiheys, g on painovoimasta johtuva kiihtyvyys ja r on putken säde. Huomaa, että korkeus, johon neste nostetaan, on kääntäen verrannollinen putken säteeseen, mikä selittää, miksi ilmiö on voimakkaampi pienemmissä putkissa.

Kapillaarin toiminnan osoittamiseksi käytetty yleinen laite on kapillaari putki. Kun pystysuoran lasiputken alaosa asetetaan nesteeseen, muodostuu kovera meniski. Nesteen ja kiinteän sisäseinän väliset tarttumisvoimat vetävät nestekolonnia ylöspäin, kunnes nestemäärää on riittävästi painovoimille näiden voimien torjumiseksi.

Meniski on käyrä, joka johtuu nesteen yläpinnan pintajännityksestä. Se voi olla joko kupera tai kovera. Kupera meniski tapahtuu, kun molekyyleillä on voimakkaampi vetovoima toisiinsa (koheesio) kuin astian materiaaliin (tarttuvuus), mikä aiheuttaa nesteen pinnan luolan alaspäin. Tämä voidaan nähdä elohopean ja lasin välillä barometreissa ja lämpömittareissa. Vastaavasti kovera meniski tapahtuu, kun nesteen molekyylit ovat houkutelleet säiliön molekyyleihin, mikä aiheuttaa nesteen pinnan luolan ylöspäin. Tämä näkyy vesilasissa.

Kapillaaritoiminto vaikuttaa koveriin meniskeihin nesteen vetämiseksi ylöspäin, mikä lisää nesteen ja astian suotuisaa kosketusaluetta, ja kuperat meniskit nesteen vetämiseksi alas , vähentämällä kosketusalueen määrää.

Kun tarkastellaan nesteiden käyttäytymistä pinnoilla, jos nestemolekyylit vetävät voimakkaasti kiinteät molekyylit, nestepisara leviää kokonaan kiinteälle pinnalle. Tämä pätee usein paljailla metalli- tai keraamisilla pinnoilla olevaan veteen.

Kapillaarivaikutuksen ilmiö on tärkeä kasvien veden ja ravinteiden kuljettamisessa kasvien läpi haihtumisen kautta.