Kapillaari-ilmiö

Kapillaari-ilmiö vedellä (vasemmalla) ja elohopealla (oikealla).

Kapillaari-ilmiö eli hiusputki-ilmiö tai hiushuokoisuus on ilmiö, jossa neste etenee pinnan vettymisilmiön seurauksena kapeassa rakenteessa tai putkessa. Ilmiö on nähtävissä pystysuoraan asennetussa putkessa jossa neste nousee ylöspäin painovoimaa vastaan. Ilmiö johtuu siitä, että molekyylien väliset voimat ovat voimakkaampia nesteen ja kiinteän aineen välillä kuin pelkän nesteen sisällä. Kapillaari-ilmiö aiheuttaa nestepinnan kaareutumisen ylöspäin putken reunojen lähellä. Joissakin nesteissä, kuten elohopeassa, molekyylien väliset voimat ovat suurempia nesteen sisällä kuin nesteen ja kiinteän aineen välillä. Tällöin neste pyrkii sellaiseen muotoon, jossa sillä on mahdollisimman pieni ala. Kapillaari-ilmiö toimii siis päinvastaiseen suuntaan eli nestepinta kaareutuu alaspäin.

Kotioloissa ilmiötä voidaan havainnollistaa leikkaamalla esimerkiksi sanomalehden sivun reunasta paperisuikale, ripustamalla suikale pystyasentoon ja asettamalla paperin alapää vedellä täytettyyn läpinäkyvään juomalasiin. Vesi nousee paperia pitkin ylöspäin.

Kaava

Nestepatsaan korkeus h (metreissä) saadaan yhtälöstä:

$h=\frac{2T\cos \theta }{\rho gr},$

missä

T = rajapinnan pintajännitys (N/m)

θ = kontaktikulma

ρ = nesteen tiheys (kg/m³)

g = putoamiskiihtyvyys (m/s²)

r = putken säde (m).

Lasiputkessa olevalle vesipatsaalle (ilmassa merenpinnan korkeudella) pätee

T = 0,0728 N/m 20 °C lämpötilassa

θ = 20°

ρ = 1000 kg/m³

g = 9,80665 m/s²,

joten nestepatsaan korkeus on

$h\approx \frac{1.4\cdot 10^{-5}{\text{m}}^2}{r}.$

Katso myös

• Koheesio
• Adheesio
• Transpiraatio
• Osmoosi
• Juuripaine
• Haihtumisimu