Termeni

• capilar la un tub îngust.
• coeziune Diverse forțe intermoleculare care țin solidele și lichidele laolaltă.
• adeziune Capacitatea unei substanțe de a se lipi de o substanță diferită.
• menisc suprafața lichidelor în tuburi, fie că este concavă sau convexă, cauzată de tensiunea superficială a lichidului.

Coeziune și adeziune

Moleculele din orice eșantion Materia prezintă forțe intermoleculare, care sunt forțe atractive sau respingătoare între atomi sau molecule din eșantion. Astfel de forțe sunt responsabile pentru multe comportamente observabile ale substanțelor, cum ar fi faza în care se află în anumite condiții de temperatură și presiune. Atunci când forțele de atracție apar între molecule asemănătoare, acestea sunt denumite forțe de coeziune sau rezultă în coeziune, deoarece țin moleculele probei apropiate. Aceste forțe de coeziune sunt deosebit de puternice la suprafața unui lichid, rezultând fenomenul de tensiune superficială. De exemplu, legăturile de hidrogen dintre moleculele de apă sunt responsabile pentru coeziunea observată în picăturile de apă.

Pe de altă parte, când forțele intermoleculare apar între diferite tipuri de molecule (mai ales atunci când fac parte din diferite faze ale materie), acestea sunt denumite forțe adezive sau care duc la aderență. Moleculele dintr-un eșantion de apă în contact cu o suprafață de sticlă experimentează forțe atractive către moleculele de sticlă. Apa are tendința de a adera la astfel de suprafețe din cauza acelor interacțiuni.

Acțiunea capilară

Acțiunea capilară este capacitatea unui lichid de a curge în spații înguste fără ajutorul și în opoziție cu forțe externe precum gravitația. Acest efect poate fi observat în extragerea lichidelor între firele de păr ale unei pensule, într-un tub subțire, în materiale poroase precum hârtia, în unele materiale neporoase (cum ar fi fibra de carbon lichidată) sau într-o celulă. Apare atunci când forțele de atracție intermoleculare dintre lichid și suprafețele solide din jur (forțele adezive) sunt mai puternice decât forțele de coeziune din lichid. Dacă diametrul tubului este suficient de mic, atunci combinația dintre tensiunea superficială (care este cauzată de coeziunea din lichid) și forțele adezive dintre lichid și recipient acționează împreună pentru a ridica lichidul. Înălțimea (h) a unei coloane de lichid este dată de:

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

unde T este tensiunea superficială, \ rho este densitatea lichidului, g este accelerația datorată gravitației și r este raza tubului. Observați că înălțimea la care lichidul este ridicat este invers proporțională cu raza tubului, ceea ce explică de ce fenomenul este mai pronunțat pentru tuburile mai mici.

Un aparat obișnuit folosit pentru a demonstra acțiunea capilară este capilarul tub. Când capătul inferior al unui tub de sticlă vertical este plasat într-un lichid, se formează un menisc concav. Forțele de aderență dintre fluid și peretele interior solid trag coloana de lichid în sus până când există o masă suficientă de lichid pentru ca forțele gravitaționale să contracareze aceste forțe.

Meniscul este curba cauzată de tensiunea superficială în suprafața superioară a unui lichid. Poate fi fie convex, fie concav. Un menisc convex apare atunci când moleculele au o atracție mai puternică unul față de celălalt (coeziune) decât față de materialul recipientului (aderență), determinând ca suprafața lichidului să coboare în jos. Acest lucru poate fi observat între mercur și sticlă în barometre și termometre. Dimpotrivă, un menisc concav apare atunci când moleculele lichidului sunt atrase de cele ale containerului, provocând ca suprafața lichidului să se prăbușească în sus. Acest lucru poate fi văzut într-un pahar cu apă.

Acțiunea capilară acționează asupra meniscurilor concave pentru a trage lichidul în sus, crescând zona de contact favorabilă dintre lichid și recipient și asupra meniscurilor convexe pentru a trage lichidul în jos , reducând cantitatea de suprafață de contact.

Atunci când se analizează modul în care lichidele se vor comporta pe suprafețe, dacă moleculele lichide sunt puternic atrase de moleculele solide, atunci picătura de lichid se va răspândi complet pe suprafața solidă. Acesta este adesea cazul pentru apă pe suprafețe metalice sau ceramice goale.

Fenomenul acțiunii capilare este important în transportul apei și substanțelor nutritive în plante prin procesul de transpirație.