Har du noen gang sett et stearinlys? Forhåpentligvis bruker du det. Et interessant fenomen vi kan se når et stearinlys brenner. Bunnen av en brennende stearinlysveke er vanligvis alltid våt av smeltet voks (på veken). Tilstedeværelsen av smeltet voks på veken betyr at stearinlyset kan brenne lenge. Hva får smeltet voks til å bevege seg oppover mot den brennende stearinlysveken? Vi kan observere det samme fenomenet i fakler.
Mange interessante ting i livene våre ligner på fenomenene som oppstår i stearinlys og oljelamper. Det er som om væsken har ben som lar den bevege seg oppover. Kan du forklare dette vitenskapelig? Et fysikkbegrep som kan forklare fenomenene som oppstår i stearinlys, oljelamper og mange andre relaterte fenomener er kapillaritet.
Kohesjons- og adhesjonskrefter
Kohesjon er den tiltrekkende kraften mellom molekyler av samme stoff, mens den tiltrekkende kraften mellom molekyler av forskjellige stoffer kalles adhesjon. Hvis vi for eksempel heller vann i et glass, oppstår kohesjon når vannmolekyler tiltrekker hverandre, mens adhesjon oppstår når vannmolekyler og glassmolekyler tiltrekker hverandre.
Kontaktvinkel
Før vi fordyper oss i konseptet kapillaritet, må vi først forstå hvordan klebekreftene og kohesive krefter påvirker kapillaritet. Tenk deg for eksempel en væske i et glass. Når kohesjonskreftene til væskemolekylene er sterkere enn klebekreftene (tiltrekningskreftene mellom væskemolekylene og glassmolekylene), vil væskeoverflaten krumme seg oppover. Et eksempel på dette er når det er vann i et glass. Det sies ofte at vann fukter glassoverflaten. Omvendt, hvis klebekreftene er sterkere, vil væskeoverflaten krumme seg nedover. For eksempel når det er kvikksølv i et glass.
Vinkelen som dannes av kurven kalles kontaktvinkelen. Når væskens kohesjonskraft er større enn klebekraften, er den dannede kontaktvinkelen vanligvis mindre enn 90°.o (bilde a). Omvendt, hvis adhesjonskraften er større enn væskekohesjonskraften, er den dannede kontaktvinkelen større enn 90o (figur b). Adhesjons- og kohesjonskrefter er teoretisk vanskelige å beregne, men kontaktvinkelen kan måles. Hva er forholdet til kapillaritet?
Konseptet kapillaritet
Hvis kohesjonskraften til en væske er større enn klebekraften, vil væskeoverflaten krumme oppover. Når vi setter inn et tynt rør eller rør (et rør med mindre diameter enn beholderen), vil det dannes en høyere seksjon med væske. Med andre ord stiger væsken i beholderen gjennom rørsøylen. Dette er fordi den totale overflatespenningskraften langs rørveggen virker oppover. Den maksimale høyden en væske kan nå er når overflatespenningskraften er lik eller lik vekten av væsken i røret. Derfor kan væsken bare stige til en høyde der overflatespenningskraften balanseres av vekten av væsken i røret.
Omvendt, hvis klebekraften er større enn væskens kohesjonskraft, vil væskeoverflaten krumme nedover. Når vi setter inn et tynt rør eller rør (et rør med mindre diameter enn beholderen), vil en nedre del av væsken dannes (se bildet nedenfor).
Denne effekten er kjent som kapillærbevegelse, eller kapillaritet, og disse tynne rørene kalles kapillarrør. Det er verdt å merke seg at våre minste blodårer også kan kalles kapillarrør, ettersom blodsirkulasjonen i disse små karene også skyldes kapillareffekten. På samme måte er fenomenet med smeltende voks eller parafin som stiger opp gjennom en veke også tydelig. Videre antas kapillaritet å spille en viktig rolle i bevegelsen av vann og næringsstoffer fra røttene til bladene gjennom de små xylemerkene. Uten kapillaritet ville jordoverflaten tørke ut umiddelbart etter regn eller vanning. En annen viktig effekt av kapillaritet er tilbakeholdelse av vann i mellomrommene mellom jordpartiklene.
Kapillaritetsligningen
Hvordan kan vi bestemme høyden på vannet som stiger gjennom en kapillarrørsøyle? Væsken ser ut til å stige opp i kolonnen. 
kapillarrør som har en radius r til en høyde h. Kraften som spiller en rolle i å holde væsken i en høyde h er komponenten av overflatespenningskraften i vertikal retning: F cos theta.
Toppen av kapillarrøret er åpen, så det utøves atmosfærisk trykk på væskeoverflaten. Lengden på kontaktflaten mellom væsken og røret er 2 phi r (sirkelens omkrets). Derfor er størrelsen på den vertikale komponenten av overflatespenningskraften som virker langs kontaktflaten:
Hvis den oppadgående kurven til væskeoverflaten ignoreres, er væskevolumet i røret:
Væskevolum = Rørets overflateareal x Væskehøyde
V = A h
V = (πr² ) h
Hvis den vertikale komponenten av overflatespenningskraften er balansert med vekten av væskesøylen i kapillarrøret, kan ikke væsken stige lenger. Med andre ord vil væsken nå sin maksimale høyde når den vertikale komponenten av overflatespenningskraften er balansert med vekten av væsken i høyden h. Den vertikale komponenten av overflatespenningskraften er:
F = γ²πr cos θ
I mellomtiden er vekten av væsken i kapillarrøret:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ (π r² h ) g
Når væsken når sin maksimale høyde (h), må den vertikale komponenten av overflatespenningskraften være lik vekten av væsken i kapillarrøret. Matematisk skrives det:
Dette er ligningen vi ser etter. Hvis du vil bestemme høyden på en væskesøyle, kan du bruke denne ligningen.
