內聚力和附著力
內聚力是指同種物質分子之間的吸引力，而不同種物質分子之間的吸引力則稱為附著力。例如，我們往玻璃杯裡倒水。水分子之間相互吸引時產生的是內聚力，而水分子和玻璃分子之間相互吸引時產生的是附著力。
接觸角
在學習毛細現象的概念之前，我們首先需要了解附著力和內聚力對毛細現象的影響。例如，我們回顧一下玻璃杯中的液體。當液體分子的內聚力大於附著力（液體分子與玻璃分子之間的拉力）時，液體表面會向上彎曲。例如，當玻璃杯中盛有水時，通常說水會浸透玻璃表面。相反，如果附著力更大，那麼液體表面就會向下彎曲。例如，當玻璃杯中盛有水銀時。
曲線所形成的夾角稱為接觸角。當流體內聚力大於附著力時，形成的接觸角通常小於90°。o （圖a）。反之，若黏附力大於流體內聚力，則形成的接觸角大於90°。o （圖b）。黏附力和內聚力在理論上難以計算，但接觸角可以測量。這跟毛細作用有什麼關係呢？
毛細作用概念
如果流體的內聚力大於附著力，液面就會向上捲曲。當我們插入一根細管（直徑小於容器的管道）時，容器中的液體會沿著管柱上升。這是因為沿著管壁的總表面張力向上作用。液體能夠達到的最大高度是表面張力等於管道內液體重力時的高度。因此，液體只能上升到表面張力與管道內液體重力平衡的高度。
反之，如果附著力大於流體內聚力，液體表面就會向下彎曲。當我們插入一根細管（直徑小於容器的管道）時，它會在液體表面形成一個下部（見下圖）。
這種效應稱為毛細作用，細管稱為毛細管。值得注意的是，我們體內最小的血管也可以被稱為毛細管，因為血液在小血管中的循環也是由毛細作用引起的。同樣，蠟或煤油沿軸向上升的現像也與毛細作用有關。此外，毛細作用也被認為在水分和營養物質透過木質部導管從根部輸送到葉片的過程中起著至關重要的作用。如果沒有毛細作用，土壤表面會在雨後立即乾燥。毛細作用的另一個重要作用是使水分滯留在土壤顆粒之間的空隙中。
毛細作用方程
如何確定毛細管柱中水的上升高度？毛細管柱的半徑為 r，液體上升的高度為 h。使液體保持在高度 h 的作用力是表面張力在垂直方向上的分量：F cos θ。
毛細管頂部開口，液體表面承受大氣壓力。液體與毛細管接觸面的長度為 2πr（週長）。因此，沿接觸面作用的表面張力的垂直分量大小為：
F = 表面張力，γ = 表面張力，r = 毛細管半徑，θ = 接觸角
如果忽略向上彎曲的表面，則管道內液體的體積為：
流體體積 = 管路表面積 × 液體高度
V = A h
V = (πr² ) h
如果毛細管內液柱表面張力的垂直分量與液柱的重力達到平衡，則液體無法繼續上升。換句話說，當表面張力的垂直分量與液體的重力達到平衡時，液體將達到其最大高度 h。表面張力的垂直分量為：
F = γ 2 π r cos θ
毛細管內液體的重量為：
w = mg
w = ρ V g
w = ρ (π r 2 h) g
當液體達到最大高度 (h) 時，表面張力的垂直分量必須等於毛細管中液體的重量。數學表達式為：
這就是我們要找的方程式。如果您想確定液柱高度，請考慮使用這個方程式。
