Viches algunha vez unha candea? Espero que a uses. Un fenómeno interesante que podemos ver cando unha candea está acesa. A parte inferior da mecha dunha candea acesa adoita estar sempre mollada con cera derretida (na mecha). A presenza de cera derretida na mecha significa que a candea pode arder durante moito tempo. Que fai que a cera derretida se mova cara arriba, cara á mecha da candea acesa? Podemos observar o mesmo fenómeno nas fachos.
Moitas cousas interesantes nas nosas vidas son semellantes aos fenómenos que ocorren nas velas e nas lámpadas de aceite. É coma se o líquido tivese patas, o que lle permite moverse cara arriba. Podes explicar isto cientificamente? Un concepto de física que pode explicar os fenómenos que ocorren nas velas, nas lámpadas de aceite e en moitos outros fenómenos relacionados é a capilaridade.
Forzas de cohesión e adhesión
A cohesión é a forza atractiva entre moléculas da mesma substancia, mentres que a forza atractiva entre moléculas de diferentes substancias chámase adhesión. Por exemplo, se botamos auga nun vaso, a cohesión prodúcese cando as moléculas de auga se atraen entre si, mentres que a adhesión prodúcese cando as moléculas de auga e as moléculas de vidro se atraen entre si.
Ángulo de contacto
Antes de afondar no concepto de capilaridade, primeiro debemos comprender como as forzas adhesivas e cohesivas inflúen na capilaridade. Por exemplo, consideremos un líquido nun vidro. Cando as forzas cohesivas das moléculas do líquido son máis fortes que as forzas adhesivas (as forzas atractivas entre as moléculas do líquido e as moléculas do vidro), a superficie do líquido curvarase cara arriba. Un exemplo disto é cando hai auga nun vidro. Dise habitualmente que a auga molla a superficie do vidro. Pola contra, se as forzas adhesivas son máis fortes, a superficie do líquido curvarase cara abaixo. Por exemplo, cando hai mercurio nun vidro.
O ángulo formado pola curva chámase ángulo de contacto. Cando a forza de cohesión do líquido é maior que a forza adhesiva, o ángulo de contacto formado é xeralmente inferior a 90°.o (imaxe a). Pola contra, se a forza de adhesión é maior que a forza de cohesión do fluído, o ángulo de contacto formado é maior que 90o (figura b). As forzas de adhesión e cohesión son teoricamente difíciles de calcular, pero o ángulo de contacto pódese medir. Cal é a relación coa capilaridade?
O concepto de capilaridade
Se a forza de cohesión dun líquido é maior que a forza adhesiva, a superficie do líquido curvarase cara arriba. Cando inserimos un tubo ou unha tubaxe delgada (unha tubaxe cun diámetro menor que o do recipiente), formarase unha sección de líquido máis alta. Noutras palabras, o líquido do recipiente ascende a través da columna da tubaxe. Isto débese a que a forza de tensión superficial total ao longo da parede do tubo actúa cara arriba. A altura máxima que pode alcanzar un líquido é cando a forza de tensión superficial é igual ou igual ao peso do líquido na tubaxe. Polo tanto, o líquido só pode ascender ata unha altura onde a forza de tensión superficial estea equilibrada polo peso do líquido na tubaxe.
Pola contra, se a forza adhesiva é maior que a forza cohesiva do líquido, a superficie do líquido curvarase cara abaixo. Cando inserimos un tubo ou tubaxe delgada (unha tubaxe cun diámetro menor que o recipiente), formarase unha parte inferior do líquido (véxase a imaxe de abaixo).
Este efecto coñécese como movemento capilar, ou capilaridade, e estes tubos delgados chámanse tubos capilares. Cómpre sinalar que os nosos vasos sanguíneos máis pequenos tamén se poden chamar tubos capilares, xa que a circulación sanguínea nestes diminutos vasos tamén se debe ao efecto capilar. Do mesmo xeito, tamén é evidente o fenómeno da fusión da cera ou do queroseno que ascende a través dunha mecha. Ademais, crese que a capilaridade xoga un papel vital no movemento da auga e os nutrientes desde as raíces ata as follas a través dos diminutos vasos do xilema. Sen capilaridade, a superficie do solo secaría inmediatamente despois da choiva ou do rego. Outro efecto importante da capilaridade é a retención de auga nos ocos entre as partículas do solo.
Ecuación de capilaridade
Como podemos determinar a altura da auga que ascende a través dunha columna de tubo capilar? O líquido parece ascender na columna. 
tubo capilar que ten un radio r a unha altura h. A forza que xoga un papel en manter o líquido a unha altura h é o compoñente da forza de tensión superficial na dirección vertical: F cos theta.
A parte superior do tubo capilar está aberta, polo que se exerce presión atmosférica sobre a superficie do líquido. A lonxitude da superficie de contacto entre o líquido e o tubo é de 2 phi r (a circunferencia do círculo). Polo tanto, a magnitude da compoñente vertical da forza de tensión superficial que actúa ao longo da superficie de contacto é:
Se se ignora a curva ascendente da superficie do líquido, entón o volume de líquido no tubo é:
Volume do líquido = Superficie da tubaxe x Altura do líquido
V = A h
V = (π r2) h
Se a compoñente vertical da forza de tensión superficial está equilibrada co peso da columna de líquido no tubo capilar, o líquido non pode subir máis. Noutras palabras, o líquido alcanzará a súa altura máxima cando a compoñente vertical da forza de tensión superficial estea equilibrada co peso do líquido á altura h. A compoñente vertical da forza de tensión superficial é:
F = γ²πr cos θ
Mentres tanto, o peso do líquido no tubo capilar é:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ (πr)2 h) g
Cando o líquido alcanza a súa altura máxima (h), a compoñente vertical da forza de tensión superficial debe ser igual ao peso do líquido no tubo capilar. Matematicamente, escríbese:
Esta é a ecuación que estamos buscando. Se queres determinar a altura dunha columna de líquido, usa esta ecuación.
