Capillarité

Définition

La capillarité est la propriété physique de l'action capillaire qui permet aux fluides de monter ou descendre dans des tubes extrêmement minces. Cette action peut faire couler des liquides même contre la force de gravité ou l'induction d'un champ magnétique. La capillarité désigne aussi ce qui est ténu comme un cheveu, comme un capillaire.

La capillarité est le mouvement de l'eau dans les espaces d'un matériau poreux en raison des forces d'adhésion, de cohésion et de tension superficielle.

Une expérience démontrant la capillarité :

La capillarité est démontrée par une expérience d'écoulement capillaire pour étudier le flux capillaire et les phénomènes du vide dans la station spatiale internationale.

Explications

Dans un sol, la capillarité est un processus par lequel l'humidité se déplace en toute direction soit par les très petits espaces existant entre les particules (capillaires), soit comme films autour des particules. L'eau est retenue dans le sol de diverses manières et n'est pas entièrement disponible pour les plantes. Ainsi, on distingue l'eau gravitationnelle, l'eau capillaire et l'eau hygroscopique.

L'action capillaire intervient lorsque le liquide s'écoule dans des espaces étroits sans forces externes, telles que la gravité. Le mouvement du liquide est plutôt facilité par les forces intermoléculaires présentes entre le liquide et les surfaces solides.

En physique

En physique, le principe de capillarité peut être visualisé facilement dans un verre avec de l'eau : l'eau remonte (très légèrement) sur les bord du verre quand on y regarde bien. Il existe aussi l'électrocapillarité.

La capillarité est une propriété des fluides qui dépend de leur tension superficielle, qui elle-même dépend de la cohésion du fluide et qui lui donne la capacité de monter ou de descendre à travers un tube capillaire.

Lorsqu'un liquide monte à travers un tube capillaire, c'est parce que la force intermoléculaire ou la cohésion intermoléculaire entre ses molécules est inférieure à l'adhérence du liquide à la matière du tube; c'est-à-dire, c'est un liquide qui mouille. Le liquide continue de monter jusqu'à ce que la tension superficielle soit équilibrée par le poids du liquide qui remplit le tube. C'est le cas de l'eau, et cette propriété régule partiellement son ascension au sein des plantes, sans dépenser d'énergie pour vaincre la gravité.

Cependant, lorsque la cohésion entre les molécules d'un liquide est plus puissante que l'adhésion au capillaire, comme dans le cas du mercure, la tension de surface fait descendre le liquide à un niveau inférieur et sa surface est convexe.

Chez les plantes

Un exemple de la capillarité serait que lorsque la photosynthèse est effectuée, les sels minéraux, les nutriments et l'eau doivent remonter à travers le xylème vers les plantes. C'est une propriété des liquides qui dépend de la tension superficielle et de la cohésion ou des forces intermoléculaires.

Plus le pore des capillaires est petit, plus vite l'eau monte.

Dans les arbres et autres plantes, l'eau est absorbée par les racines puis transportée jusqu'à la couronne où elle s'évapore des stomates des feuilles (ou des aiguilles) ou est nécessaire à la photosynthèse. L'évaporation dans la zone supérieure de la plante provoque une évapotranspiration capillaire, les forces de cohésion de l'eau dans la plante empêchent la déchirure du flux liquide, et l'effet capillaire favorise la montée avec l'effet osmotique (pression radiculaire).

Selon de nouvelles découvertes, les arbres peuvent atteindre un maximum de 130 mètres de haut, puisque la pression osmotique et les forces capillaires ne suffisent plus à surmonter la gravité.

La capacité de rétention hydrique est une rétention d'eau, une rétention de surface, y compris pour l'eau hygroscopique.

Applications pratiques

L'industrie ne manque pas d'exemples de capillarités :

• Remplisseur : Un exemple d'application est le stylo ou le stylo ou son stylo. Il a généralement une demi-longueur, un petit trou rond dans lequel l'encre s'accumule pour être transportée de là par l'action capillaire à travers une fente très fine vers le haut.
• Papier : Il n'est pas possible d'écrire sur une surface non mouillante avec de l'encre liquide. Par conséquent, écrire avec une charge sur verre n'est guère possible car l'encre ne mouille pas la surface du verre et n'adhère donc pas à celle-ci. Les médias mouillants, tels que le papier, peuvent adhérer à l'encre. Le papier absorbe également l'encre par capillarité, il est même possible d'écrire en tête.
• Chimie : Dans la chromatographie sur papier, l'effet capillaire est utilisé en déposant une solution sur un papier spécial et en la soulevant, ce qui permet de transporter les composants de la solution. En raison de la distance de course différente, les tissus peuvent être séparés.
• Médecine : Pour prélever de petites quantités de sang, on peut faire une petite piqûre dans les vaisseaux des doigts ou sur le lobe de l'oreille et maintenir un mince tube collecteur vers le sang sortant, dans lequel le sang monte en raison de l'effet capillaire.
• Textiles : Un effet d'aspiration similaire à celui du papier peut également être observé avec des chiffons de nettoyage ou des tissus. La même chose s'applique aux éponges. Le papier, les chiffons et les éponges sont les suivants : Plus la surface intérieure (par volume) est grande, plus l'effet d'aspiration est important.
• Soudure : L'effet intervient également pendant le soudage : La brasure liquide traverse l'action capillaire, par exemple dans l'interstice des raccords de tuyauterie en cuivre. Pour le dessoudage des composants électroniques des cartes de circuits imprimés, un treillis métallique est souvent utilisé. La qualité du résultat du brasage est immédiatement reconnaissable à la forme du cône à souder. Si ce n'est pas concave et plat sur la carte, il s'agit probablement d'un joint de soudure à froid. En raison de la capillarité, la soudure est possible "en tête".
• Construction : Dans la construction, la capillarité joue un rôle important. La plupart des efforts d'étanchéité structurels sont dirigés contre l'humidité ascendante en raison de l'effet capillaire dans la dalle de plancher et les murs. D'autre part, au-dessus des composants en contact avec la terre, la capillarité aide à éviter les accumulations critiques d'humidité, qui conduisent à des dommages au bâtiment et à la croissance des moisissures. En hiver, le point de rosée de l'air intérieur est généralement inférieur aux points froids de la paroi extérieure, de sorte qu'il se forme du condensat qui s'évapore lors de la ventilation et est rejeté dans l'air extérieur. S'il y a trop de condensat ou si l'air s'échappe trop peu, l'humidité de la paroi s'accumule. Les murs et les plafonds faits entièrement de matériaux de construction capillaires sont capables d'absorber des quantités importantes d'humidité et de les transférer vers l'extérieur du mur ou vers des pièces moins humides où il s'évapore.
  Les briques traditionnelles, le béton cellulaire et les briques silico-calcaires sont très absorbantes par un effet de capillarité mais est beaucoup plus faible dans les briques durcies et le béton. Afin d'interrompre la capillarité dans les bâtiments, des couches de séparation imperméables à l'eau tels des dérivés de bitume sont installées.
• Oenologie : En oenologie, les vinomètres sont utilisés pour mesurer la teneur en éthanol des vins, en fonction de la capillarité du vin en fonction de la teneur en éthanol.

En rapport avec "capillarité"

• action capillaire

  

  Une action capillaire résulte d'une action due à la capillarité, comme par exemple le maintien de l'eau dans le sol contre la force de gravité.

• eau capillaire

  

  L'eau capillaire est retenue dans des pores suffisamment petits pour retenir l'eau contre la gravité, mais pas si étroitement pour que les racines ne puissent...

• tension superficielle de l'eau

  

  La tension superficielle de l'eau est la propriété de la surface d'un liquide qui lui permet de résister à une force extérieure, en raison de la nature...

• capillaire sanguin

  

  Un capillaire sanguin est un vaisseau sanguin de très petit diamètre (8 à 12 µm), à paroi mince parfois formée d'une seule couche de cellules endothéliales.