Kapilarita

Ponoříme-li velmi úzkou trubici malého vnitřního průměru (kapiláru) svisle do kapaliny v široké nádobě, pozorujeme zakřivení povrchu kapaliny v kapiláře a její vzestup (resp. snížení) vzhledem k hladině kapaliny v nádobě. Mohou tedy nastat dva případy:

1. kapilární elevace - u kapalin smáčejících stěny trubice se vytvoří dutý vrchlík, který je výše než hladina okolní kapaliny (obr. 64 a)

2. kapilární deprese - u kapalin nesmáčejících stěny trubice vytvoří hladina vypuklý vrchlík, který je níže než hladina okolní kapaliny (obr. 64 b)

Oba tyto jevy se nazývají souhrnně kapilarita (kapilární jevy).

Obr. 64

Z hlediska molekulové fyziky je kapilarita způsobena kapilárním tlakem. Uvažujme kapalinu s povrchovým napětím , která dokonale smáčí stěny nádoby. Po ponoření kapiláry s vnitřním poloměrem R do kapaliny se s v kapiláře vytvoří dutý povrch tvaru polokoule o poloměru R. Pod ním je vnitřní tlak menší o kapilární tlak ve srovnání s vodorovným povrchem v širší nádobě. To má za následek, že v kapiláře vystoupí kapaliny do takové výšky h, při níž je hydrostatický tlak odpovídající sloupci kapaliny výšky h stejný jako tlak kapilární. Lze tedy psát: , kde je hustota kapaliny. Odtud je možné určit výšku h při kapilární elevaci: . Zvýšení volné hladiny v kapiláře je tedy pro danou kapalinu nepřímo úměrné poloměru kapiláry.

Analogicky je možné odvodit vztah pro snížení hladiny kapaliny při kapilární depresi.

V případě skutečné kapaliny (reálné kapaliny) má výraz pro výšku kapaliny v trubici tvar .

Kapilarita má značný význam v praxi: vzlínavost vody - voda vystupuje z hloubky tenkými kapilárami do povrchových vrstev půdy, kde se vypařuje resp. zavlažuje rostliny (zabraňuje se mu rozrušováním kapilár orbou nebo okopáváním, naopak stlačováním půdy např. válcováním se kapiláry v půdě vytvářejí); nasávání kapalin do knotů; vzlínání kapalin do stěn domů při špatné izolaci proti vlhkosti; vzlínavost roztavené pájky v tenkých spárách pro vytvoření dokonalých spojů pájených součástí; …