Ydych chi erioed wedi gweld cannwyll? Gobeithio y byddwch chi'n ei defnyddio. Un ffenomen ddiddorol y gallwn ei gweld pan fydd cannwyll yn llosgi. Mae gwaelod wic cannwyll sy'n llosgi fel arfer bob amser yn wlyb gyda chwyr wedi toddi (ar y wic). Mae presenoldeb cwyr wedi toddi ar y wic yn golygu y gall y gannwyll losgi am amser hir. Beth sy'n achosi i gwyr wedi toddi symud i fyny tuag at wic y gannwyll sy'n llosgi? Gallwn arsylwi'r un ffenomen mewn ffaglau.
Mae llawer o bethau diddorol yn ein bywydau yn debyg i'r ffenomenau sy'n digwydd mewn canhwyllau a lampau olew. Mae fel pe bai gan yr hylif goesau, gan ganiatáu iddo symud i fyny. Allwch chi esbonio hyn yn wyddonol? Un cysyniad ffiseg a all esbonio'r ffenomenau sy'n digwydd mewn canhwyllau, lampau olew, a llawer o ffenomenau cysylltiedig eraill yw capilariaeth.
Grymoedd Cydlyniant ac Adlyniad
Cydlyniant yw'r grym deniadol rhwng moleciwlau o'r un sylwedd, tra bod y grym deniadol rhwng moleciwlau o wahanol sylweddau yn cael ei alw'n adlyniad. Er enghraifft, os ydym yn tywallt dŵr i mewn i wydr, mae cydlyniant yn digwydd pan fydd moleciwlau dŵr yn denu ei gilydd, tra bod adlyniad yn digwydd pan fydd moleciwlau dŵr a moleciwlau gwydr yn denu ei gilydd.
Ongl Cyswllt
Cyn ymchwilio i'r cysyniad o gapilaredd, rhaid inni ddeall yn gyntaf sut mae grymoedd gludiog a chydlynol yn dylanwadu ar gapilaredd. Er enghraifft, ystyriwch hylif mewn gwydr. Pan fydd grymoedd cydlynol y moleciwlau hylif yn gryfach na'r grymoedd gludiog (y grymoedd deniadol rhwng y moleciwlau hylif a'r moleciwlau gwydr), bydd wyneb yr hylif yn plygu i fyny. Enghraifft o hyn yw pan fydd dŵr mewn gwydr. Dywedir yn gyffredin bod dŵr yn gwlychu wyneb y gwydr. I'r gwrthwyneb, os yw'r grymoedd gludiog yn gryfach, bydd wyneb yr hylif yn plygu i lawr. Er enghraifft, pan fydd mercwri mewn gwydr.
Gelwir yr ongl a ffurfir gan y gromlin yn ongl gyswllt. Pan fydd grym cydlynol yr hylif yn fwy na'r grym gludiog, mae'r ongl gyswllt a ffurfir fel arfer yn llai na 90°.o (delwedd a). I'r gwrthwyneb, os yw'r grym adlyniad yn fwy na'r grym cydlyniad hylif, yna mae'r ongl gyswllt a ffurfiwyd yn fwy na 90o (ffigur b). Mae grymoedd adlyniad a chydlyniad yn anodd eu cyfrifo yn ddamcaniaethol, ond gellir mesur yr ongl gyswllt. Beth yw'r berthynas â chapilaredd?
Cysyniad Capilariaeth
Os yw grym cydlynol hylif yn fwy na'r grym gludiog, bydd wyneb yr hylif yn crymu i fyny. Pan fyddwn yn mewnosod tiwb neu bibell denau (pibell â diamedr llai na'r cynhwysydd), bydd rhan uwch o hylif yn ffurfio. Mewn geiriau eraill, mae'r hylif yn y cynhwysydd yn codi trwy golofn y bibell. Mae hyn oherwydd bod cyfanswm y grym tensiwn arwyneb ar hyd wal y tiwb yn gweithredu i fyny. Yr uchder mwyaf y gall hylif ei gyrraedd yw pan fydd y grym tensiwn arwyneb yn hafal i neu'n hafal i bwysau'r hylif yn y bibell. Felly, dim ond i uchder lle mae'r grym tensiwn arwyneb yn cael ei gydbwyso gan bwysau'r hylif yn y bibell y gall yr hylif godi.
I'r gwrthwyneb, os yw'r grym gludiog yn fwy na grym cydlynol yr hylif, bydd wyneb yr hylif yn plygu i lawr. Pan fyddwn yn mewnosod tiwb neu bibell denau (pibell â diamedr llai na'r cynhwysydd), bydd rhan isaf o'r hylif yn ffurfio (gweler y ddelwedd isod).
Gelwir yr effaith hon yn symudiad capilar, neu gapilaredd, a gelwir y tiwbiau tenau hyn yn diwbiau capilaredd. Mae'n werth nodi y gellir galw ein pibellau gwaed lleiaf hefyd yn diwbiau capilaredd, gan fod cylchrediad y gwaed yn y pibellau gwaed bach hyn hefyd oherwydd yr effaith gapilaredd. Yn yr un modd, mae'r ffenomen o gwyr neu gerosin yn toddi yn codi trwy wic hefyd yn amlwg. Ar ben hynny, credir bod capilaredd yn chwarae rhan hanfodol yn symudiad dŵr a maetholion o'r gwreiddiau i'r dail trwy'r pibellau xylem bach. Heb gapilaredd, byddai wyneb y pridd yn sychu yn syth ar ôl glaw neu ddyfrhau. Effaith bwysig arall o gapilaredd yw cadw dŵr yn y bylchau rhwng gronynnau pridd.
Hafaliad Capilaredd
Sut allwn ni bennu uchder dŵr sy'n codi trwy golofn tiwb capilar? Mae'n ymddangos bod yr hylif yn codi yn y golofn. 
tiwb capilar sydd â radiws r i uchder h. Y grym sy'n chwarae rhan wrth ddal yr hylif ar uchder h yw cydran y grym tensiwn arwyneb i'r cyfeiriad fertigol: F cos theta.
Mae top y tiwb capilarïaidd ar agor, felly mae pwysau atmosfferig yn cael ei roi ar wyneb yr hylif. Hyd yr arwyneb cyswllt rhwng yr hylif a'r tiwb yw 2 phi r (cylchedd y cylch). Felly, maint cydran fertigol y grym tensiwn arwyneb sy'n gweithredu ar hyd yr arwyneb cyswllt yw:
Os anwybyddir cromlin i fyny arwyneb yr hylif, yna cyfaint yr hylif yn y bibell yw:
Cyfaint yr hylif = Arwynebedd y bibell x Uchder yr hylif
V = A h
V = (π r² ) h
Os yw cydran fertigol y Grym Tensiwn Arwyneb wedi'i gydbwyso â phwysau'r golofn hylif yn y tiwb capilari, yna ni all yr hylif godi ymhellach. Mewn geiriau eraill, bydd yr hylif yn cyrraedd ei uchder mwyaf, pan fydd cydran fertigol y grym tensiwn arwyneb wedi'i gydbwyso â phwysau'r hylif ar uchder h. Cydran fertigol y grym tensiwn arwyneb yw:
F = γ²πr cos θ
Yn y cyfamser, pwysau'r hylif yn y tiwb capilar yw:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ (π r2 h ) g
Pan fydd yr hylif yn cyrraedd ei uchder mwyaf (h), rhaid i gydran fertigol grym y tensiwn arwyneb fod yn hafal i bwysau'r hylif yn y tiwb capilarïaidd. Yn fathemategol, mae'n cael ei ysgrifennu fel a ganlyn:
Dyma'r hafaliad rydyn ni'n chwilio amdano. Os ydych chi eisiau pennu uchder colofn hylif, defnyddiwch yr hafaliad hwn.
