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). Prisutnost rastopljenog voska na fitilju znači da svijeća može dugo gorjeti. Što uzrokuje da se rastopljeni vosak kreće prema gore prema zapaljenom fitilju svijeće? Isti fenomen možemo primijetiti kod baklji.
Mnoge zanimljive stvari u našim životima slične su fenomenima koji se događaju u svijećama i uljnim lampama. Kao da tekućina ima noge, što joj omogućuje kretanje prema gore. Možete li to znanstveno objasniti? Jedan fizikalni koncept koji može objasniti fenomene koji se događaju u svijećama, uljnim lampama i mnogim drugim srodnim fenomenima je kapilarnost.
Kohezija i adhezijske sile
Kohezija je privlačna sila između molekula iste tvari, dok se privlačna sila između molekula različitih tvari naziva adhezija. Na primjer, ako ulijemo vodu u čašu, kohezija nastaje kada se molekule vode privlače, dok adhezija nastaje kada se molekule vode i molekule stakla privlače.
Kontaktni kut
Prije nego što se udubimo u koncept kapilarnosti, prvo moramo razumjeti kako adhezivne i kohezijske sile utječu na kapilarnost. Na primjer, razmotrimo tekućinu u čaši. Kada su kohezijske sile molekula tekućine jače od adhezivnih sila (privlačnih sila između molekula tekućine i molekula stakla), površina tekućine će se zakriviti prema gore. Primjer za to je kada je voda u čaši. Obično se kaže da voda vlaži površinu stakla. Suprotno tome, ako su adhezivne sile jače, površina tekućine će se zakriviti prema dolje. Na primjer, kada je živa u čaši.
Kut koji tvori krivulja naziva se kontaktni kut. Kada je kohezijska sila tekućine veća od adhezivne sile, kontaktni kut koji nastaje općenito je manji od 90°.o (slika a). Obrnuto, ako je sila adhezije veća od sile kohezije fluida, tada je nastali kontaktni kut veći od 90o (slika b). Adhezijske i kohezijske sile teoretski je teško izračunati, ali kontaktni kut se može izmjeriti. Kakav je odnos s kapilarnošću?
Koncept kapilarnosti
Ako je kohezijska sila tekućine veća od adhezivne sile, površina tekućine će se zakriviti prema gore. Kada umetnemo tanku cijev ili cijev (cijev manjeg promjera od spremnika), formirat će se viši presjek tekućine. Drugim riječima, tekućina u spremniku diže se kroz stupac cijevi. To je zato što ukupna sila površinske napetosti duž stijenke cijevi djeluje prema gore. Maksimalna visina koju tekućina može dosegnuti je kada je sila površinske napetosti jednaka ili jednaka težini tekućine u cijevi. Stoga se tekućina može podići samo do visine gdje je sila površinske napetosti uravnotežena težinom tekućine u cijevi.
Suprotno tome, ako je sila lijepljenja veća od kohezijske sile tekućine, površina tekućine će se zakriviti prema dolje. Kada umetnemo tanku cijev ili cijev (cijev manjeg promjera od spremnika), formirat će se donji dio tekućine (vidi sliku ispod).
Taj je učinak poznat kao kapilarno kretanje ili kapilarnost, a te tanke cjevčice nazivaju se kapilarne cijevi. Vrijedi napomenuti da se i naše najmanje krvne žile mogu nazvati kapilarnim cijevima, jer je cirkulacija krvi u tim sićušnim žilama također posljedica kapilarnog učinka. Slično tome, očit je i fenomen taljenja 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 žile. Bez kapilarnosti, površina tla bi se odmah osušila nakon kiše ili navodnjavanja. Drugi važan učinak kapilarnosti je zadržavanje vode u prazninama između čestica tla.
Jednadžba kapilarnosti
Kako možemo odrediti visinu vode koja se diže kroz kapilarnu cijev? Čini se da se tekućina diže u stupcu. 
kapilarna cijev koja ima polumjer 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, pa se na površinu tekućine primjenjuje atmosferski tlak. Duljina kontaktne površine između tekućine i cijevi je 2 phi r (opseg kruga). Stoga je veličina vertikalne komponente sile površinske napetosti koja djeluje duž kontaktne površine:
Ako se zanemari uzlazna krivulja površine tekućine, tada je volumen tekućine u cijevi:
Volumen tekućine = Površina cijevi x Visina tekućine
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 dizati. Drugim riječima, tekućina će dosegnuti 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 tekućine u kapilarnoj cijevi je:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ(πr²h ) g
Kada tekućina dosegne svoju maksimalnu visinu (h), vertikalna komponenta sile površinske napetosti mora biti jednaka težini tekućine u kapilarnoj cijevi. Matematički se to piše:
Ovo je jednadžba koju tražimo. Ako želite odrediti visinu stupca tekućine, upotrijebite ovu jednadžbu.
