Termen

• capillair naar een smalle buis.
• cohesie Verschillende intermoleculaire krachten die vaste stoffen en vloeistoffen bij elkaar houden.
• adhesie Het vermogen van een substantie om te hechten aan een andere substantie.
• meniscus De gebogen oppervlak van vloeistoffen in buizen, concaaf of convex, veroorzaakt door de oppervlaktespanning van de vloeistof.

Cohesie en adhesie

De moleculen in elk monster e van materie ondervinden intermoleculaire krachten, die aantrekkende of afstotende krachten zijn tussen atomen of moleculen in het monster. Dergelijke krachten zijn verantwoordelijk voor veel waarneembaar gedrag van stoffen, zoals de fase waarin ze zich bevinden onder bepaalde omstandigheden van temperatuur en druk. Wanneer aantrekkingskrachten optreden tussen soortgelijke moleculen, worden ze cohesiekrachten genoemd, of resulterend in cohesie, omdat ze de moleculen van het monster dicht bij elkaar houden. Deze cohesiekrachten zijn vooral sterk aan het oppervlak van een vloeistof, wat resulteert in het fenomeen van oppervlaktespanning. De waterstofbruggen tussen watermoleculen zijn bijvoorbeeld verantwoordelijk voor de cohesie die wordt waargenomen in waterdruppeltjes.

Aan de andere kant, wanneer intermoleculaire krachten optreden tussen verschillende soorten moleculen (vooral wanneer ze deel uitmaken van verschillende fasen van materie), worden ze adhesieve krachten genoemd, of resulterend in adhesie. De moleculen in een watermonster die in contact komen met een glasoppervlak ondervinden aantrekkingskracht naar de glasmoleculen. Water heeft de neiging om zich aan dergelijke oppervlakken te hechten vanwege die interacties.

Capillaire werking

Capillaire werking is het vermogen van een vloeistof om in nauwe ruimtes te stromen zonder de hulp van, en in weerstand tegen externe krachten zoals zwaartekracht. Dit effect is terug te zien in het opzuigen van vloeistoffen tussen de haren van een penseel, in een dunne buis, in poreuze materialen zoals papier, in sommige niet-poreuze materialen (zoals vloeibaar gemaakte koolstofvezel) of in een cel. Het treedt op wanneer de intermoleculaire aantrekkingskracht tussen de vloeistof en de vaste omringende oppervlakken (adhesiekrachten) sterker zijn dan de cohesiekrachten in de vloeistof. Als de diameter van de buis voldoende klein is, werken de combinatie van oppervlaktespanning (die wordt veroorzaakt door cohesie in de vloeistof) en adhesiekrachten tussen de vloeistof en de houder samen om de vloeistof op te tillen. De hoogte (h) van een vloeistofkolom wordt gegeven door:

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

waarbij T de oppervlaktespanning is, \ rho de dichtheid van vloeistof, g is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht, en r is de straal van de buis. Merk op dat de hoogte waarnaar de vloeistof wordt opgetild omgekeerd evenredig is met de straal van de buis, wat verklaart waarom het fenomeen meer uitgesproken is voor kleinere buizen.

Een veelgebruikt apparaat dat wordt gebruikt om capillaire werking aan te tonen, is de capillaire buis. buis. Wanneer het onderste uiteinde van een verticale glazen buis in een vloeistof wordt geplaatst, vormt zich een concave meniscus. Hechtingskrachten tussen de vloeistof en de vaste binnenwand trekken de vloeistofkolom omhoog totdat er voldoende vloeistofmassa is voor zwaartekrachten om deze krachten tegen te gaan.

De meniscus is de curve die wordt veroorzaakt door oppervlaktespanning in het bovenoppervlak van een vloeistof. Het kan zowel convex als concaaf zijn. Een convexe meniscus ontstaat wanneer de moleculen een sterkere aantrekkingskracht op elkaar hebben (cohesie) dan op het materiaal van de houder (adhesie), waardoor het oppervlak van de vloeistof naar beneden stort. Dit is te zien tussen kwik en glas in barometers en thermometers. Omgekeerd treedt een concave meniscus op wanneer de moleculen van de vloeistof worden aangetrokken door die van de container, waardoor het oppervlak van de vloeistof naar boven stort. Dit is te zien in een glas water.

Capillaire werking werkt op concave meniscus om de vloeistof omhoog te trekken, waardoor het gunstige contactoppervlak tussen vloeistof en container groter wordt, en op convexe meniscus om de vloeistof naar beneden te trekken , waardoor de hoeveelheid contactoppervlak wordt verkleind.

Als je bedenkt hoe vloeistoffen zich op oppervlakken gedragen, als de vloeistofmoleculen sterk worden aangetrokken door de vaste moleculen, zal de vloeistofdruppel zich volledig verspreiden over het vaste oppervlak. Dit is vaak het geval voor water op kale metalen of keramische oppervlakken.

Het fenomeen van capillaire werking is belangrijk bij het transport van water en voedingsstoffen in planten door het transpiratieproces.