Techniklexikon

Kapillarität

im weitesten Sinne alle durch Oberflächenspannungen bewirkten physikalischen Erscheinungen; im engeren Sinne der Effekt, der bei Flüssigkeiten in engen Hohlräumen fester Körper (oder Kapillaren) und in Poren auftritt: je nach Art der Flüssigkeit beobachtet man ein Aufsteigen (kapillare Hebung oder Kapillaraszension) bzw. Absinken (kapillare Senkung oder Kapillardepression) der Flüssigkeit in der Kapillare gegenüber dem äusseren Flüssigkeitsspiegel. Unter der (meistens erfüllten) Annahme, dass die Gestalt der Flüssigkeitsoberfläche in der Kapillare vom Radius  kugelförmig mit Radius r ist, gilt (s. Abb.)  = r cos a, und aus dem Laplaceschen Gesetz folgt die Existenz eines Druckes

in Richtung des Krümmungsmittelpunktes (s_KF: Grenzflächenspannung zwischen Kapillare und Flüssigkeit). Dieser muss im Gleichgewicht vom Schweredruck p = rgh kompensiert werden. Deshalb kommt es je nach Grösse des Kontaktwinkels a entweder zu einer Kapillaraszension für benetzende Flüssigkeiten (z.B. Wasser in Glas) oder einer Kapillardepression für nicht benetzende Flüssigkeiten (z.B. Quecksilber in Glas). Die Steighöhe ergibt sich zu

.

Aus dem Verhältnis von Gravitationskraft und Grenzflächenspannung lässt sich eine Länge

berechnen. Für Kapillaren, die dünner als l_K sind, wird die Wirkung der Kapillarität eine Rolle spielen. Für Wasser ist l_K » 2 mm, für Quecksilber ungefähr 3 mm.

Die Kapillarität ist die Ursache sehr vieler natürlicher und technischer Alltagserscheinungen: Fliessen von Wachs im Docht, von Lötzinn in der Litze und von Tinte im Füller; Wassertransport und Blütenbewegungen von manchen Pflanzen.

Weitere Kapillareffekte sind die Kapillarkondensation, die Zunahme des Dampfdruckes mit der Abnahme des Radius bei kleinen Tröpfchen oder das Aufsaugen von Flüssigkeiten durch einen Schwamm oder durch Löschpapier.

Kapillarität: Zur Herleitung der kapillaren Steighöhe.