Kapillaritet er det at en væske dras inn i eller dyttes ut av en trang kanal. Dette fenomenet kan observeres når et tynt rør, et håndkle eller et stykke porøst papir settes ned i en væske. Kapillaritet spiller en viktig rolle for blant annet vanntransporten i planter og trær.
Stigehøyde og kontakvinkel
Når man skal karakterisere hvordan en væske væter en overflate, er det vanlig å bruke kontaktvinkelen som mål for dette. Dersom vinkelen er mindre enn 90°, kaller man overflaten hydrofil, og dersom den er større en 90°, kalles den hydrofob. I en hydrofil kanal, der væsken væter det faste stoffet, vil væsken stige på grunn adhesjonen mellom væskemolekylene og det faste stoffet. Væsken vil derfor stå høyere inne i kanalen enn utenfor. I en hydrofob kanal vil væsken stå lavere inne i kanalen enn utenfor røret.
Stigehøyde i rør
Stigehøyden til en væske i et tynt rør med radius R avhenger av overflatespenningen γ. Dersom kontaktvinkelen mellom væske og fast stoff er θ, så vil væsken stige en høyde h i røret gitt ved
\[h = \frac{2\gamma cos\theta}{\rho·g·R} \]
Dette kalles av og til Jurins lov, etter den engelske fysiologen James Jurin som i 1718 bekreftet at stigehøyden er omvendt proporsjonal med rørets radius. For vann inne i et glassrør der θ=0°, vil overflatespenningen være γ=0.0728 N/m, tettheten er ρ=1000 kg/m3 og tyngdens akselerasjon er g=9.8 m/s2, som gir en stigehøyde h=15 cm i et rør med radius R=0.1 mm. Dersom røret er hydrofobt og cosθ < 0, vil Jurins lov fortsatt kunne benyttes, men nå er stigehøyden negativ (h<0) slik at væsken står lavere inne i røret enn utenfor.
Anvendelser
Kapillaritet er grunnen til at væsker suges opp i porøse materialer. Dette spiller en avgjørende rolle i naturen ved at vann suges opp i små rør inne i planter og dermed bidrar til nødvendig transport av væske og næringsstoffer. I jorden er det også mange porer, og kapillaritet gjør at væske transporteres selv til områder der nedbør eller andre vannkilder ikke har direkte adgang. Porøse materialer som svamper, dopapir, tøykluter og håndkle brukes også til å suge opp vann ved hjelp av kapillaritet.
