Die Kapillarwirkung ist ein Prinzip, das erklärt, warum Flüssigkeiten oft in andere Stoffe aufgenommen werden. Dieses Phänomen wird manchmal auch als „Kapillarität“ bezeichnet. Ein klassisches Beispiel für diese Aktion ist ein Papiertuch und eine verschüttete Wasserpfütze: Wenn das Handtuch ins Wasser getaucht wird, saugt es das Wasser auf. Es erklärt eine Vielzahl von Ereignissen, die in der Natur vorkommen, von der Art und Weise, wie Bäume Wasser bis zu ihren Kronen aufnehmen, bis hin zu der Art, wie Wasser einen Strohhalm hochzuklettern scheint.
An der Kapillarwirkung sind mehrere Faktoren beteiligt. Die erste ist die Kohäsion, die Tendenz von Molekülen einer Substanz, zusammenzukleben. Wasser ist ein kohäsives Element mit einem Kohäsionsgrad, der eine hohe Oberflächenspannung erzeugt. Wenn Wasser auf einem Tisch verschüttet wird, neigt es dazu, in einer Pfütze zusammenzukleben, anstatt sich auszubreiten, da es zusammenhängend ist.
Der zweite Faktor ist die Adhäsion, die Tendenz einiger Substanzen, sich von ungleichen Substanzen anzuziehen. Im Beispiel eines Baumes und des Wassers im Boden wird die Flüssigkeit zu den Zellulosefasern im Baumstamm gezogen, die kleine Kapillaren, das sogenannte Xylem, bilden. Wenn die Flüssigkeit anhaftet, erzeugt sie einen Meniskus, eine kleine Krümmung, entlang der Kanten des Xylems. Die Oberflächenspannung im Wasser bewirkt, dass das Wasser bei der Meniskusbildung aufgrund der Adhäsionskraft zwischen Holz und Wassermolekülen nach oben klettert und sich ein neuer Meniskus bildet, wenn das Wasser weiter in den Baum hineingezogen wird. Ohne Anstrengung kann der Baum das Wasser bis in die obersten Äste saugen.
Wenn sich ein Meniskus nach unten krümmt und eine konkave Oberfläche erzeugt, sagt man, dass die Flüssigkeit die Substanz, von der er angezogen wird, „benetzt“ und die notwendigen Umstände für das Auftreten einer Kapillarwirkung geschaffen werden. Füllen Sie für ein einfaches Benetzungsbeispiel ein Glas Wasser und achten Sie auf die Form des Meniskus. Er sollte an den Seiten des Glases höher sein, wobei die Wasseroberfläche in der Mitte des Glases deutlich niedriger sein sollte. Wenn sich eine konvexe Oberfläche bildet, benetzt die Flüssigkeit die Oberfläche nicht, da die Kohäsion der Flüssigkeit stärker ist als die Adhäsionskräfte, die die Kapillarität fördern. Quecksilber ist ein Beispiel für eine nicht benetzende Flüssigkeit.
Je dichter eine Flüssigkeit ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie Kapillarität zeigt. Auch bei Flüssigkeiten mit sehr hoher Kohäsion ist es seltener, da die einzelnen Moleküle in der Flüssigkeit enger aneinander gezogen werden als an einer gegenüberliegenden Oberfläche. Schließlich erreicht die Kapillarwirkung auch einen Gleichgewichtspunkt, an dem die Adhäsions- und Kohäsionskräfte gleich sind und das Gewicht der Flüssigkeit sie an Ort und Stelle hält. Generell gilt: Je kleiner das Rohr, desto höher wird die Flüssigkeit angesaugt.