Você já viu uma vela? Espero que você a use. Um fenômeno interessante que podemos observar quando uma vela está acesa é que a base do pavio geralmente está sempre úmida com cera derretida. A presença de cera derretida no pavio significa que a vela pode queimar por muito tempo. O que faz com que a cera derretida suba em direção ao pavio da vela acesa? Podemos observar o mesmo fenômeno em tochas.
Muitas coisas interessantes em nossas vidas são semelhantes aos fenômenos que ocorrem em velas e lamparinas a óleo. É como se o líquido tivesse pernas, permitindo que ele se mova para cima. Você consegue explicar isso cientificamente? Um conceito da física que pode explicar os fenômenos que ocorrem em velas, lamparinas a óleo e muitos outros fenômenos relacionados é a capilaridade.
Forças de coesão e adesão
A coesão é a força de atração entre moléculas da mesma substância, enquanto a força de atração entre moléculas de substâncias diferentes é chamada de adesão. Por exemplo, se colocarmos água em um copo, a coesão ocorre quando as moléculas de água se atraem, enquanto a adesão ocorre quando as moléculas de água e as moléculas do vidro se atraem.
Ângulo de contato
Antes de nos aprofundarmos no conceito de capilaridade, precisamos primeiro entender como as forças de adesão e coesão influenciam a capilaridade. Por exemplo, considere um líquido em um copo. Quando as forças de coesão entre as moléculas do líquido são mais fortes do que as forças de adesão (as forças de atração entre as moléculas do líquido e as moléculas do vidro), a superfície do líquido se curva para cima. Um exemplo disso é quando há água em um copo. Costuma-se dizer que a água molha a superfície do copo. Por outro lado, se as forças de adesão forem mais fortes, a superfície do líquido se curvará para baixo. Por exemplo, quando há mercúrio em um copo.
O ângulo formado pela curva é chamado de ângulo de contato. Quando a força coesiva do líquido é maior que a força adesiva, o ângulo de contato formado é geralmente menor que 90°.o (imagem a). Por outro lado, se a força de adesão for maior que a força de coesão do fluido, o ângulo de contato formado será maior que 90°.o (Figura b). As forças de adesão e coesão são teoricamente difíceis de calcular, mas o ângulo de contato pode ser medido. Qual é a relação com a capilaridade?
O conceito de capilaridade
Se a força coesiva de um líquido for maior que a força adesiva, a superfície do líquido se curvará para cima. Quando inserimos um tubo fino (um tubo com diâmetro menor que o do recipiente), forma-se uma seção mais alta de líquido. Em outras palavras, o líquido no recipiente sobe pela coluna do tubo. Isso ocorre porque a força de tensão superficial total ao longo da parede do tubo atua para cima. A altura máxima que um líquido pode atingir é quando a força de tensão superficial é igual ou equivalente ao peso do líquido no tubo. Portanto, o líquido só pode subir até uma altura em que a força de tensão superficial seja equilibrada pelo peso do líquido no tubo.
Por outro lado, se a força adesiva for maior que a força coesiva do líquido, a superfície do líquido se curvará para baixo. Quando inserimos um tubo fino (um tubo com diâmetro menor que o do recipiente), uma parte inferior do líquido se formará (veja a imagem abaixo).
Esse efeito é conhecido como movimento capilar, ou capilaridade, e esses tubos finos são chamados de capilares. Vale ressaltar que nossos menores vasos sanguíneos também podem ser chamados de capilares, já que a circulação sanguínea nesses minúsculos vasos também se deve ao efeito capilar. Da mesma forma, o fenômeno da cera derretida ou do querosene subindo por um pavio também é evidente. Além disso, acredita-se que a capilaridade desempenhe um papel vital no transporte de água e nutrientes das raízes para as folhas através dos minúsculos vasos do xilema. Sem a capilaridade, a superfície do solo secaria imediatamente após a chuva ou irrigação. Outro efeito importante da capilaridade é a retenção de água nos espaços entre as partículas do solo.
Equação da Capilaridade
Como podemos determinar a altura da água que sobe através de uma coluna de tubo capilar? O líquido parece subir na coluna. 
tubo capilar com raio r até uma altura h. A força que mantém o líquido a uma altura h é a componente da força de tensão superficial na direção vertical: F cos θ.
A extremidade superior do tubo capilar está aberta, permitindo que a pressão atmosférica atue sobre a superfície do líquido. O comprimento da superfície de contato entre o líquido e o tubo é 2πr (a circunferência do círculo). Portanto, a magnitude da componente vertical da força de tensão superficial que atua ao longo da superfície de contato é:
Se a curvatura ascendente da superfície do líquido for ignorada, o volume de líquido no tubo será:
Volume do líquido = Área da superfície do tubo x Altura do líquido
V = A h
V = (π r 2 ) h
Se a componente vertical da força de tensão superficial estiver equilibrada com o peso da coluna de líquido no tubo capilar, então o líquido não poderá subir mais. Em outras palavras, o líquido atingirá sua altura máxima quando a componente vertical da força de tensão superficial estiver equilibrada com o peso do líquido na altura h. A componente vertical da força de tensão superficial é:
F = γ 2 π r cos θ
Entretanto, o peso do líquido no tubo capilar é:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ ( π r 2 h ) g
Quando o líquido atinge sua altura máxima (h), a componente vertical da força de tensão superficial deve ser igual ao peso do líquido no tubo capilar. Matematicamente, isso se escreve:
Esta é a equação que procuramos. Se você deseja determinar a altura de uma coluna de líquido, utilize esta equação.
