"Als Kapillarität bezeichnet man das Verhalten von Flüssigkeiten in Kapillaren, auch Haarröhrchen genannt. Beim senkrechten Eintauchen eines engen Glasröhrchens in eine benetzende Flüssigkeit steigt die Flüssigkeit in dem Kapillarrohr über den äußeren Flüssigkeitsstand empor, und zwar um so mehr, je enger die Röhre ist (Kapillaraszension). Handelt es sich jedoch um eine nicht benetzende Flüssigkeit, z.B. Quecksilber so wird der Flüssigkeitsspiegel im Innern der Kapillaren gesenkt (Kapillardepression). Die Kapillarität beruht auf den zwischenmolekularen Kräften der Adhäsion und der Kohäsion. Sind die Kohäsionskräfte zwischen den Molekülen der Flüssigkeit größer als die Adhäsionskräfte zwischen Flüssigkeit und Rohrwand, so tritt Kapillardepression ein; sind dagegen die Adhäsionskräfte größer als die Kohäsionskräfte, so kommt es zu einer Kapillaraszension.
Kapillare Steighöhe h bei
a)benetzender Flüssigkeit z.B. Wasser und
b)nicht benetzender Flüssigkeit (z.B. Quecksilber)
Benetzt die aufsteigende Flüssigkeit das Kapillarrohr vollständig d.h. der Randwinkel ist gleich Null, so lässt sich aus der Kapillaren Steighöhe die Oberflächenspannung der betreffenden Flüssigkeit berechnen:
Die von der Oberflächenspannung sigma; bewirkte Kraft 2 x π x r x σ x cos δ und das Gewicht der Flüssigkeitssäule π x r2 x h x γ x g halten sich bei einer bestimmten Höhe h das Gleichgewicht. 2 x σ x cos δ
h = --------------------
r x γ x g
(h in m, σ in N/m, r in m, γ in kg/m3 und g in m/s2)
Bei vollkommener Benetzung ist der Randwinkel δ = 0º (z.B. zwischen Glas und Wasser).
Beispiel: In einem sauberen Glasröhrchen (Kapillare) von 0,6 mm Durchmesser steigt Wasser (σ20º = 0,073 N/m) bis zu einer Höhe h von
2 x 0,073 N x l x m3 x s3
h = -------------------------------------- = 0,05 m,
0,0003 m x 1000 kg x 0,81 m
wobei cos σ =1 wegen s =0º ist."
Quelle:
Friedrich Tabellebuch, Bau- und Holz, Ferd. Dümmler Verlag 1992, 2-4
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8/2004
Leipziger Institut für Bildung und Forschung e.V.