L’action capillaire est un principe qui explique pourquoi les fluides sont souvent aspirés dans d’autres substances. Ce phénomène est aussi parfois qualifié de capillarité. Un exemple classique de cette action implique une serviette en papier et une flaque d’eau renversée : lorsque la serviette est plongée dans l’eau, elle aspire l’eau. Il explique un grand nombre d’événements qui se produisent dans la nature, de la façon dont les arbres parviennent à amener l’eau jusqu’à leur cime à la façon dont l’eau semble monter sur une paille.
Plusieurs facteurs sont impliqués dans l’action capillaire. Le premier est la cohésion, la tendance des molécules d’une substance à se coller les unes aux autres. L’eau est un élément cohésif, avec un niveau de cohésion qui crée un degré élevé de tension superficielle. Lorsque l’eau est renversée sur une table, elle a tendance à se coller dans une flaque d’eau plutôt que de s’étaler, car elle est cohésive.
Le deuxième facteur est l’adhésion, la tendance de certaines substances à être attirées par des substances différentes. Dans l’exemple d’un arbre et de l’eau dans le sol, le liquide est attiré vers les fibres de cellulose du tronc de l’arbre, qui forment de petits capillaires appelés xylème. Au fur et à mesure que le fluide adhère, il crée un ménisque, une petite courbe, le long des bords du xylème. La tension superficielle de l’eau fait monter l’eau au fur et à mesure que le ménisque se forme, en raison de la force d’adhérence entre le bois et les molécules d’eau, et un nouveau ménisque se formera à mesure que l’eau est aspirée plus loin dans l’arbre. Sans aucun effort de sa part, l’arbre peut aspirer l’eau jusqu’à ses branches supérieures.
Lorsqu’un ménisque se courbe vers le bas, créant une surface concave, on dit que le fluide «mouille» la substance vers laquelle il est attiré, créant les circonstances nécessaires pour que l’action capillaire se produise. Pour un exemple simple de mouillage, remplissez un verre d’eau et notez la forme du ménisque. Il doit être plus haut sur les côtés du verre, la surface de l’eau au milieu du verre étant notablement plus basse. Lorsqu’une surface convexe se forme, le liquide ne mouille pas la surface, car la cohésion du liquide est plus forte que les forces d’adhérence qui favorisent la capillarité. Le mercure est un exemple de liquide non mouillant.
Plus un liquide est dense, moins il est susceptible de manifester de la capillarité. Il est également moins fréquent avec les liquides qui ont un niveau de cohésion très élevé, car les molécules individuelles dans le fluide sont attirées plus étroitement les unes aux autres qu’elles ne le sont à une surface opposée. Finalement, l’action capillaire atteindra également un point d’équilibre, dans lequel les forces d’adhérence et de cohésion sont égales, et le poids du liquide le maintient en place. En règle générale, plus le tube est petit, plus le fluide sera aspiré haut.