Termes

• capillaire à un tube étroit.
• cohésionDiverses forces intermoléculaires qui maintiennent les solides et les liquides ensemble.
• adhérenceLa capacité d’une substance à adhérer à une substance différente.
• ménisqueLa courbe surface des liquides dans les tubes, qu’ils soient concaves ou convexes, causée par la tension superficielle du liquide.

Cohésion et Adhésion

Les molécules de tout échantillon La matière subit des forces intermoléculaires, qui sont des forces attractives ou répulsives entre des atomes ou des molécules dans l’échantillon. De telles forces sont responsables de nombreux comportements observables des substances, comme la phase dans laquelle elles se trouvent dans certaines conditions de température et de pression. Lorsque des forces d’attraction se produisent entre des molécules similaires, elles sont appelées forces de cohésion, ou entraînant une cohésion, car elles maintiennent les molécules de l’échantillon proches les unes des autres. Ces forces cohésives sont particulièrement fortes à la surface d’un liquide, entraînant le phénomène de tension superficielle. Par exemple, les liaisons hydrogène entre les molécules d’eau sont responsables de la cohésion observée dans les gouttelettes d’eau.

En revanche, lorsque des forces intermoléculaires se produisent entre différents types de molécules (notamment lorsqu’elles font partie de différentes phases de matière), on parle de forces adhésives ou entraînant une adhérence. Les molécules d’un échantillon d’eau en contact avec une surface de verre subissent des forces d’attraction vers les molécules de verre. L’eau a tendance à adhérer à de telles surfaces en raison de ces interactions.

Action capillaire

L’action capillaire est la capacité d’un liquide à s’écouler dans des espaces étroits sans l’aide de, et dans opposition à des forces externes telles que la gravité. Cet effet est visible dans l’aspiration de liquides entre les poils d’un pinceau, dans un tube fin, dans des matériaux poreux comme le papier, dans certains matériaux non poreux (comme la fibre de carbone liquéfiée), ou dans une cellule. Cela se produit lorsque les forces d’attraction intermoléculaires entre le liquide et les surfaces solides environnantes (forces adhésives) sont plus fortes que les forces de cohésion à l’intérieur du liquide. Si le diamètre du tube est suffisamment petit, alors la combinaison de la tension superficielle (qui est provoquée par la cohésion dans le liquide) et des forces adhésives entre le liquide et le récipient agissent ensemble pour soulever le liquide. La hauteur (h) d’une colonne liquide est donnée par:

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

où T est la tension superficielle, \ rho est la densité du liquide, g est l’accélération due à la gravité et r est le rayon du tube. Notez que la hauteur à laquelle le liquide est soulevé est inversement proportionnelle au rayon du tube, ce qui explique pourquoi le phénomène est plus prononcé pour les tubes plus petits.

Un appareil couramment utilisé pour démontrer l’action capillaire est le capillaire tube. Lorsque l’extrémité inférieure d’un tube de verre vertical est placée dans un liquide, un ménisque concave se forme. Les forces d’adhérence entre le fluide et la paroi interne solide tirent la colonne de liquide vers le haut jusqu’à ce qu’il y ait une masse de liquide suffisante pour que les forces gravitationnelles neutralisent ces forces.

Le ménisque est la courbe causée par la tension superficielle dans la surface supérieure d’un liquide. Il peut être convexe ou concave. Un ménisque convexe se produit lorsque les molécules ont une plus forte attraction l’une vers l’autre (cohésion) que vers le matériau du récipient (adhérence), provoquant un effondrement de la surface du liquide vers le bas. Cela peut être vu entre le mercure et le verre dans les baromètres et les thermomètres. A l’inverse, un ménisque concave se produit lorsque les molécules du liquide sont attirées par celles du récipient, provoquant l’effondrement de la surface du liquide vers le haut. Ceci peut être vu dans un verre d’eau.

L’action capillaire agit sur les ménisques concaves pour tirer le liquide vers le haut, augmentant la zone de contact favorable entre le liquide et le récipient, et sur les ménisques convexes pour tirer le liquide vers le bas , réduisant la quantité de surface de contact.

Lorsque l’on considère le comportement des liquides sur les surfaces, si les molécules liquides sont fortement attirées par les molécules solides, la goutte de liquide se répandra complètement sur la surface solide. C’est souvent le cas pour l’eau sur des surfaces métalliques nues ou en céramique.

Le phénomène de l’action capillaire est important dans le transport de l’eau et des nutriments dans les plantes à travers le processus de transpiration.