Ĉu vi iam vidis kandelon? Espereble vi uzos ĝin. Unu interesa fenomeno, kiun ni povas vidi kiam kandelo brulas. La fundo de brulanta kandelmeĉo kutime ĉiam estas malseka pro fandita vakso (sur la meĉo). La ĉeesto de fandita vakso sur la meĉo signifas, ke la kandelo povas bruli dum longa tempo. Kio kaŭzas, ke fandita vakso moviĝas supren al la brulanta kandelmeĉo? Ni povas observi la saman fenomenon en torĉoj.
Multaj interesaj aferoj en niaj vivoj similas al la fenomenoj, kiuj okazas en kandeloj kaj olelampoj. Estas kvazaŭ la likvaĵo havus krurojn, permesante al ĝi moviĝi supren. Ĉu vi povas klarigi tion science? Unu fizika koncepto, kiu povas klarigi la fenomenojn, kiuj okazas en kandeloj, olelampoj kaj multaj aliaj rilataj fenomenoj, estas kapilareco.
Kohezio kaj Adheraj Fortoj
Kohezio estas la alloga forto inter molekuloj de la sama substanco, dum la alloga forto inter molekuloj de malsamaj substancoj nomiĝas adhero. Ekzemple, se ni verŝas akvon en glason, kohezio okazas kiam akvomolekuloj altiras unu la alian, dum adhero okazas kiam akvomolekuloj kaj vitromolekuloj altiras unu la alian.
Kontakta Angulo
Antaŭ ol plonĝi en la koncepton de kapilareco, ni devas unue kompreni kiel alteniĝaj kaj koheziaj fortoj influas kapilarecon. Ekzemple, konsideru likvaĵon en vitro. Kiam la koheziaj fortoj de la likvaj molekuloj estas pli fortaj ol la alteniĝaj fortoj (la allogaj fortoj inter la likvaj molekuloj kaj la vitraj molekuloj), la surfaco de la likvaĵo kurbiĝos supren. Ekzemplo de tio estas kiam akvo estas en vitro. Oni kutime diras, ke akvo malsekigas la surfacon de la vitro. Male, se la alteniĝaj fortoj estas pli fortaj, la surfaco de la likvaĵo kurbiĝos malsupren. Ekzemple, kiam hidrargo estas en vitro.
La angulo formita de la kurbo nomiĝas la kontaktangulo. Kiam la kohezia forto de la likvaĵo estas pli granda ol la alteniĝa forto, la formita kontaktangulo estas ĝenerale malpli ol 90°.o (bildo a). Male, se la adherforto estas pli granda ol la fluida kohezia forto, tiam la formita kontaktangulo estas pli granda ol 90°.o (figuro b). Adherajn kaj koheziajn fortojn teorie malfacilas kalkuli, sed la kontaktangulo povas esti mezurita. Kio estas la rilato kun kapilareco?
La koncepto de kapilareco
Se la kohezia forto de likvaĵo estas pli granda ol la alteniĝa forto, la surfaco de la likvaĵo kurbiĝos supren. Kiam ni enigas maldikan tubon aŭ pipon (pipon kun pli malgranda diametro ol la ujo), pli alta sekcio de la likvaĵo formiĝos. Alivorte, la likvaĵo en la ujo leviĝas tra la kolono de la tubo. Ĉi tio estas ĉar la tuta surfaca streĉa forto laŭlonge de la tubmuro agas supren. La maksimuma alto, kiun likvaĵo povas atingi, estas kiam la surfaca streĉa forto estas egala al aŭ egala al la pezo de la likvaĵo en la tubo. Tial, la likvaĵo povas leviĝi nur ĝis alto, kie la surfaca streĉa forto estas ekvilibrigita per la pezo de la likvaĵo en la tubo.
Male, se la alteniĝa forto estas pli granda ol la kohezia forto de la likvaĵo, la surfaco de la likvaĵo kurbiĝos malsupren. Kiam ni enigas maldikan tubon aŭ pipon (pipon kun pli malgranda diametro ol la ujo), formiĝos pli malalta parto de la likvaĵo (vidu la suban bildon).
Ĉi tiu efiko estas konata kiel kapilara movado, aŭ kapilareco, kaj ĉi tiuj maldikaj tuboj nomiĝas kapilaraj tuboj. Indas rimarki, ke niaj plej malgrandaj sangaj vaskuloj ankaŭ povas esti nomataj kapilaraj tuboj, ĉar la sangocirkulado en ĉi tiuj etaj vaskuloj ankaŭ ŝuldiĝas al la kapilara efiko. Simile, la fenomeno de fandanta vakso aŭ keroseno leviĝanta tra meĉo ankaŭ estas evidenta. Krome, oni kredas, ke kapilareco ludas gravan rolon en la movado de akvo kaj nutraĵoj de la radikoj al la folioj tra la etaj ksilemaj vaskuloj. Sen kapilareco, la grundsurfaco sekiĝus tuj post pluvo aŭ irigacio. Alia grava efiko de kapilareco estas la reteno de akvo en la interspacoj inter grundaj partikloj.
Kapilareca Ekvacio
Kiel ni povas determini la alton de la akvo leviĝanta tra la kapilara tubkolono? La likvaĵo ŝajnas leviĝi en la kolono. 
kapilara tubo kun radiuso r ĝis alto h. La forto, kiu ludas rolon en tenado de la likvaĵo je alto h, estas la komponanto de la surfaca streĉa forto en la vertikala direkto: F cos teto.
La supro de la kapilara tubo estas malfermita, do atmosfera premo estas penita sur la surfaco de la likvaĵo. La longo de la kontakta surfaco inter la likvaĵo kaj la tubo estas 2 phi r (la cirkonferenco de la cirklo). Tial, la grando de la vertikala komponanto de la surfaca streĉa forto aganta laŭ la kontakta surfaco estas:
Se la supreniranta kurbo de la likva surfaco estas ignorata, tiam la volumeno de likvaĵo en la tubo estas:
Volumeno de likvaĵo = Surfaca areo de tubo x Alto de likvaĵo
V = A h
V = (π r² ) h
Se la vertikala komponanto de la surfaca streĉforto estas ekvilibrigita kun la pezo de la likva kolumno en la kapilara tubo, tiam la likvaĵo ne povas plu leviĝi. Alivorte, la likvaĵo atingos sian maksimuman altecon, kiam la vertikala komponanto de la surfaca streĉforto estas ekvilibrigita kun la pezo de la likvaĵo je alteco h. La vertikala komponanto de la surfaca streĉforto estas:
F = γ²πr cosθ
Dume, la pezo de la likvaĵo en la kapilara tubo estas:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ (π r² h ) g
Kiam la likvaĵo atingas sian maksimuman alton (h), la vertikala komponanto de la surfaca streĉa forto devas esti egala al la pezo de la likvaĵo en la kapilara tubo. Matematike, ĝi estas skribita:
Jen la ekvacio, kiun ni serĉas. Se vi volas determini la alton de likva kolumno, bonvolu uzi ĉi tiun ekvacion.
