Jeste li ikada vidjeli svijeću? Nadamo se da ćete je koristiti. Jedan zanimljiv fenomen koji možemo vidjeti kada svijeća gori. Donji dio fitilja zapaljene svijeće obično je uvijek mokar od rastopljenog voska (na fitilju). Prisustvo rastopljenog voska na fitilju znači da svijeća može dugo gorjeti. Šta uzrokuje da se rastopljeni vosak kreće prema gore prema zapaljenom fitilju svijeće? Isti fenomen možemo primijetiti i kod baklji.
Mnoge zanimljive stvari u našim životima slične su fenomenima koji se javljaju kod svijeća i uljanih lampi. Kao da tečnost ima noge, što joj omogućava da se kreće prema gore. Možete li ovo naučno objasniti? Jedan fizički koncept koji može objasniti fenomene koji se javljaju kod svijeća, uljanih lampi i mnogih drugih srodnih fenomena je kapilarnost.
Kohezija i sile adhezije
Kohezija je privlačna sila između molekula iste supstance, dok se privlačna sila između molekula različitih supstanci naziva adhezija. Na primjer, ako sipamo vodu u čašu, kohezija nastaje kada se molekule vode privlače, dok adhezija nastaje kada se molekule vode i molekule stakla privlače.
Kontaktni ugao
Prije nego što se udubimo u koncept kapilarnosti, moramo prvo razumjeti kako adhezivne i kohezivne sile utiču na kapilarnost. Na primjer, razmotrimo tečnost u čaši. Kada su kohezivne sile molekula tečnosti jače od adhezivnih sila (privlačnih sila između molekula tečnosti i molekula stakla), površina tečnosti će se zakriviti prema gore. Primjer za to je kada se voda nalazi u čaši. Obično se kaže da voda vlaži površinu stakla. Suprotno tome, ako su adhezivne sile jače, površina tečnosti će se zakriviti prema dolje. Na primjer, kada se živa nalazi u čaši.
Ugao koji formira krivulja naziva se kontaktni ugao. Kada je kohezivna sila tečnosti veća od adhezivne sile, formirani kontaktni ugao je uglavnom manji od 90°.o (slika a). Obrnuto, ako je sila adhezije veća od sile kohezije fluida, tada je formirani kontaktni ugao veći od 90o (slika b). Adhezione i kohezione sile je teoretski teško izračunati, ali kontaktni ugao se može izmjeriti. Kakav je odnos s kapilarnošću?
Koncept kapilarnosti
Ako je kohezivna sila tečnosti veća od sile adhezije, površina tečnosti će se zakriviti prema gore. Kada umetnemo tanku cijev ili cijev (cijev manjeg promjera od posude), formirat će se viši presjek tečnosti. Drugim riječima, tečnost u posudi se diže kroz stup cijevi. To je zato što ukupna sila površinske napetosti duž stijenke cijevi djeluje prema gore. Maksimalna visina koju tečnost može dostići je kada je sila površinske napetosti jednaka ili jednaka težini tečnosti u cijevi. Stoga se tečnost može podići samo do visine gdje je sila površinske napetosti uravnotežena težinom tečnosti u cijevi.
Suprotno tome, ako je sila lijepljenja veća od kohezivne sile tekućine, površina tekućine će se zakriviti prema dolje. Kada umetnemo tanku cijev ili cijev (cijev manjeg promjera od posude), formirat će se donji dio tekućine (vidi sliku ispod).
Ovaj efekat je poznat kao kapilarno kretanje, ili kapilarnost, a ove tanke cjevčice se nazivaju kapilarne cijevi. Vrijedi napomenuti da se i naši najmanji krvni sudovi mogu nazvati kapilarnim cijevima, jer je cirkulacija krvi u ovim sićušnim sudovima također posljedica kapilarnog efekta. Slično tome, evidentan je i fenomen topljenja voska ili kerozina koji se diže kroz fitilj. Nadalje, vjeruje se da kapilarnost igra vitalnu ulogu u kretanju vode i hranjivih tvari od korijena do lišća kroz sićušne ksilemske sudove. Bez kapilarnosti, površina tla bi se odmah osušila nakon kiše ili navodnjavanja. Još jedan važan efekat kapilarnosti je zadržavanje vode u prazninama između čestica tla.
Jednačina kapilarnosti
Kako možemo odrediti visinu vode koja se diže kroz kapilarnu cijev? Čini se da se tekućina diže u koloni. 
kapilarna cijev koja ima radijus r do visine h. Sila koja igra ulogu u držanju tekućine na visini h je komponenta sile površinske napetosti u vertikalnom smjeru: F cos theta.
Vrh kapilarne cijevi je otvoren, tako da atmosferski pritisak djeluje na površinu tekućine. Dužina kontaktne površine između tekućine i cijevi je 2 phi r (obim kruga). Stoga je veličina vertikalne komponente sile površinske napetosti koja djeluje duž kontaktne površine:
Ako se zanemari uzlazna krivulja površine tečnosti, tada je zapremina tečnosti u cijevi:
Zapremina tečnosti = Površina cijevi x Visina tečnosti
V = Ah
V = (πr² ) h
Ako je vertikalna komponenta sile površinske napetosti uravnotežena s težinom stupca tekućine u kapilarnoj cijevi, tada se tekućina ne može dalje podići. Drugim riječima, tekućina će dostići svoju maksimalnu visinu kada je vertikalna komponenta sile površinske napetosti uravnotežena s težinom tekućine na visini h. Vertikalna komponenta sile površinske napetosti je:
F = γ²πr cos θ
U međuvremenu, težina tečnosti u kapilarnoj cijevi je:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ(πr²h ) g
Kada tečnost dostigne svoju maksimalnu visinu (h), vertikalna komponenta sile površinske napetosti mora biti jednaka težini tečnosti u kapilarnoj cijevi. Matematički se to piše:
Ovo je jednačina koju tražimo. Ako želite odrediti visinu stuba tečnosti, koristite ovu jednačinu.
