Has vist mai una espelma? Espero que la facis servir. Un fenomen interessant que podem veure quan una espelma està encesa. La part inferior d'una metxa d'espelma encesa sol estar sempre humida amb cera fosa (a la metxa). La presència de cera fosa a la metxa significa que l'espelma pot cremar durant molt de temps. Què fa que la cera fosa es mogui cap amunt cap a la metxa d'espelma encesa? Podem observar el mateix fenomen en les torxes.
Moltes coses interessants de les nostres vides són similars als fenòmens que es produeixen en les espelmes i els llums d'oli. És com si el líquid tingués cames, cosa que li permet moure's cap amunt. Pots explicar-ho científicament? Un concepte de física que pot explicar els fenòmens que es produeixen en les espelmes, els llums d'oli i molts altres fenòmens relacionats és la capil·laritat.
Forces de cohesió i adhesió
La cohesió és la força atractiva entre molècules d'una mateixa substància, mentre que la força atractiva entre molècules de substàncies diferents s'anomena adhesió. Per exemple, si aboquem aigua en un got, la cohesió es produeix quan les molècules d'aigua s'atreuen entre si, mentre que l'adhesió es produeix quan les molècules d'aigua i les molècules de vidre s'atreuen entre si.
Angle de contacte
Abans d'aprofundir en el concepte de capil·laritat, primer hem d'entendre com les forces adhesives i cohesives influeixen en la capil·laritat. Per exemple, considerem un líquid en un got. Quan les forces cohesives de les molècules del líquid són més fortes que les forces adhesives (les forces atractives entre les molècules del líquid i les molècules del vidre), la superfície del líquid es corbarà cap amunt. Un exemple d'això és quan hi ha aigua en un got. Es diu habitualment que l'aigua mulla la superfície del vidre. Per contra, si les forces adhesives són més fortes, la superfície del líquid es corbarà cap avall. Per exemple, quan hi ha mercuri en un got.
L'angle format per la corba s'anomena angle de contacte. Quan la força cohesiva del líquid és més gran que la força adhesiva, l'angle de contacte format és generalment inferior a 90°.o (imatge a). Per contra, si la força d'adhesió és més gran que la força de cohesió del fluid, l'angle de contacte format és més gran que 90°.o (figura b). Les forces d'adhesió i cohesió són teòricament difícils de calcular, però l'angle de contacte es pot mesurar. Quina és la relació amb la capil·laritat?
El concepte de capil·laritat
Si la força de cohesió d'un líquid és més gran que la força d'adhesió, la superfície del líquid es corbarà cap amunt. Quan inserim un tub o canonada prims (una canonada amb un diàmetre més petit que el recipient), es formarà una secció més alta de líquid. En altres paraules, el líquid del recipient puja a través de la columna de la canonada. Això és degut a que la força de tensió superficial total al llarg de la paret del tub actua cap amunt. L'alçada màxima que pot assolir un líquid és quan la força de tensió superficial és igual o igual al pes del líquid de la canonada. Per tant, el líquid només pot pujar fins a una alçada on la força de tensió superficial estigui equilibrada pel pes del líquid de la canonada.
Per contra, si la força adhesiva és més gran que la força cohesiva del líquid, la superfície del líquid es corbarà cap avall. Quan inserim un tub o canonada fina (una canonada amb un diàmetre més petit que el recipient), es formarà una part inferior del líquid (vegeu la imatge següent).
Aquest efecte es coneix com a moviment capil·lar, o capil·laritat, i aquests tubs prims s'anomenen tubs capil·lars. Val a dir que els nostres vasos sanguinis més petits també es poden anomenar tubs capil·lars, ja que la circulació sanguínia en aquests petits vasos també es deu a l'efecte capil·lar. De la mateixa manera, també és evident el fenomen de la fusió de la cera o el querosè que pugen a través d'una metxa. A més, es creu que la capil·laritat juga un paper vital en el moviment de l'aigua i els nutrients des de les arrels fins a les fulles a través dels petits vasos del xilema. Sense capil·laritat, la superfície del sòl s'assecaria immediatament després de la pluja o el reg. Un altre efecte important de la capil·laritat és la retenció d'aigua als espais entre les partícules del sòl.
Equació de capil·laritat
Com podem determinar l'alçada de l'aigua que puja a través d'una columna de tub capil·lar? El líquid sembla que puja a la columna. 
tub capil·lar que té un radi r fins a una alçada h. La força que juga un paper en mantenir el líquid a una alçada h és el component de la força de tensió superficial en la direcció vertical: F cos theta.
La part superior del tub capil·lar està oberta, de manera que s'exerceix pressió atmosfèrica sobre la superfície del líquid. La longitud de la superfície de contacte entre el líquid i el tub és de 2 phi r (la circumferència del cercle). Per tant, la magnitud del component vertical de la força de tensió superficial que actua al llarg de la superfície de contacte és:
Si s'ignora la corba ascendent de la superfície del líquid, el volum de líquid a la canonada és:
Volum de líquid = Superfície de la canonada x Alçada del líquid
V = Ah
V = (π r² ) h
Si el component vertical de la força de tensió superficial està equilibrat amb el pes de la columna de líquid al tub capil·lar, el líquid no pot pujar més. En altres paraules, el líquid arribarà a la seva alçada màxima quan el component vertical de la força de tensió superficial estigui equilibrat amb el pes del líquid a l'alçada h. El component vertical de la força de tensió superficial és:
F = γ 2 π r cos θ
Mentrestant, el pes del líquid al tub capil·lar és:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ (π r 2 h) g
Quan el líquid arriba a la seva alçada màxima (h), la component vertical de la força de tensió superficial ha de ser igual al pes del líquid al tub capil·lar. Matemàticament, s'escriu:
Aquesta és l'equació que busquem. Si voleu determinar l'alçada d'una columna de líquid, feu servir aquesta equació.
