L’azione capillare è un principio che spiega perché i fluidi sono spesso assorbiti in altre sostanze. Questo fenomeno è talvolta descritto anche come “capillarità”. Un classico esempio di questa azione riguarda un tovagliolo di carta e una pozza d’acqua versata: quando l’asciugamano viene immerso nell’acqua, aspira l’acqua. Spiega un gran numero di eventi che si verificano in natura, da come gli alberi riescono ad ottenere acqua fino alle loro chiome al modo in cui l’acqua sembra arrampicarsi su una cannuccia.
Diversi fattori sono coinvolti nell’azione capillare. Il primo è la coesione, la tendenza delle molecole di una sostanza ad aderire tra loro. L’acqua è un elemento coesivo, con un livello di coesione che crea un alto grado di tensione superficiale. Quando l’acqua viene versata su un tavolo, tende ad aderire in una pozzanghera, piuttosto che diffondersi, perché è coesa.
Il secondo fattore è l’adesione, la tendenza di alcune sostanze ad essere attratte da sostanze dissimili. Nell’esempio di un albero e dell’acqua nel terreno, il liquido viene attratto dalle fibre di cellulosa nel tronco dell’albero, che formano piccoli capillari noti come xilema. Quando il fluido aderisce, crea un menisco, una piccola curva, lungo i bordi dello xilema. La tensione superficiale nell’acqua fa sì che l’acqua salga mentre si forma il menisco, a causa della forza di adesione tra il legno e le molecole d’acqua, e si formerà un nuovo menisco man mano che l’acqua viene aspirata più in alto nell’albero. Senza alcuno sforzo da parte sua, l’albero può aspirare l’acqua fino ai suoi rami più alti.
Quando un menisco si curva verso il basso, creando una superficie concava, si dice che il fluido “bagna” la sostanza a cui è attratto, creando le circostanze necessarie affinché si verifichi l’azione capillare. Per un semplice esempio di bagnatura, riempi un bicchiere d’acqua e osserva la forma del menisco. Dovrebbe essere più alto ai lati del bicchiere, con la superficie dell’acqua al centro del bicchiere notevolmente più bassa. Quando si forma una superficie convessa, il liquido non bagna la superficie, perché la coesione del liquido è più forte delle forze adesive che promuovono la capillarità. Il mercurio è un esempio di liquido non bagnante.
Più un liquido è denso, meno è probabile che dimostri capillarità. È anche meno comune con i liquidi che hanno un livello di coesione molto alto, perché le singole molecole nel fluido sono attratte più strettamente l’una dall’altra che da una superficie opposta. Alla fine, anche l’azione capillare raggiungerà un punto di equilibrio, in cui le forze di adesione e coesione sono uguali, e il peso del liquido lo tiene in posizione. Come regola generale, più piccolo è il tubo, più in alto verrà aspirato il fluido.