Kapillarkräfte

Kapillarkräfte, Bezeichnung für Kräfte, die an freien Oberflächen von Flüssigkeiten gegenüber gasförmiger Umgebung und/oder im Kontakt mit Festkörperoberflächen wirken. Kapillarkräfte kommen durch resultierende Molekularkräfte zustande. Diese Kräfte werden an einem dünnen Glasröhrchen sichtbar, das man in eine Flüssigkeit taucht. Benetzende Flüssigkeiten (Randwinkel θ = 0^o) steigen in dem Röhrchen um den folgenden Betrag hoch (Kapillaraszension):

h = [4σ : pgd]

Um den gleichen Betrag werden nicht benetzende Flüssigkeiten (Randwinkel θ = 180^o) in der Kapillare abwärts gedrückt (Kapillardepression); σ: Oberflächenspannung, p: Dichte der Flüssigkeit, g: Erdbeschleunigung (siehe Gravitation), d: Durchmesser der Kapillare). Dieser Effekt kann zur Messung der Oberflächenspannung genutzt werden. Bei unvollständiger Benetzung mit Randwinkel θ beträgt die Steighöhe der Flüssigkeit in der Kapillare:

hθ = [4σ cosθ : pgd]

Ursache für diesen Effekt ist stets eine Differenz zwischen zwei Grenzflächenspannungen. In kugelförmigen Tropfen ist durch die Wirkung der Kapillarkräfte der Druck um folgenden Betrag gegenüber dem Umgebungsdruck erhöht:

Δp = [4σ : D]

(D: Tropfendurchmesser).