Kapillarkraft: Das steckt dahinter

Beim Wort „Kapillarkraft“ fühlen Sie sich sicher in den Physikunterricht zurückversetzt und denken, „Wozu brauche ich das eigentlich?“ Was die Kapillarkraft genau ist und welch wichtigen Nutzen sie für uns hat, erklären wir Ihnen in diesem Artikel.

Das ist Kapillarkraft

Die Kapillarkraft beschreibt, wie sich Flüssigkeiten verhalten, wenn sie auf enge Röhren, Hohlräume oder Spalten in Feststoffen treffen. All dies sind Kapillaren.

  • Wichtig dafür sind die Grenzflächenspannung und die Oberflächenspannung.
  • Die Grenzflächenspannung beschreibt die Kräfte, die zwischen Flüssigkeit und Feststoffe wirken.
  • Die Oberflächenspannung beschreibt die Kräfte, die zwischen Flüssigkeit und Gas wirken und ist eine Spezialform der Grenzflächenspannung. Sie ist dafür verantwortlich, dass Wasser Tropfen bildet oder gewisse Insekten am Wasser laufen können.

So funktioniert die Kapillarkraft

Je nach Flüssigkeit wirkt sich die Kapillarkraft jedoch anders aus.

  • Sicher haben Sie schon einmal beobachtet, dass wenn Sie ein kleines Röhrchen beispielsweise in einen Kübel mit Wasser halten, dass das Wasser in dem Röhrchen höher steigt als es im Kübel ist. Das ist ein gutes Beispiel für die Kapillarkraft.
  • Wasser steigt in Kapillaren höher und bildet eine konkave Oberfläche. Das passiert durch die Adhäsionskraft von Wasser. Die Adhäsionskraft ist eine Kraft, die zwischen zwei Stoffen wirkt und bewirkt, dass der eine am anderen haftet. Dieses Phänomen heißt Kapillaraszension.
  • Quecksilber hingegen, welches Oberflächen nicht benetzt, bildet eine konvexe Oberfläche in Kapillaren und hat einen niedrigeren Pegel in der Kapillare als auf einer größeren Oberfläche.
  • Das würde auch mit Wasser funktionieren, wenn die Kapillare eingefettet wäre, da Wasser von Fett abgestoßen wird und es keine Adhäsion gibt. Dieses Phänomen nennt man Kapillardepression.
  • Je schmaler die Kapillare, desto höher die Steighöhe und vice versa.
  • Die vorher genannten Adhäsionskräfte sind deswegen wichtig, weil Flüssigkeit damit lediglich bis zum Ende der Kapillare steigen kann, auch wenn die Kapillarkraft mehr erlauben würde.

Eine Veranschaulichung der Kapillarkraft und ihren Unterschieden bei Wasser und Quecksilber.

Wo die Kapillarkraft genutzt wird

Von der trockenen Theorie kommen wir nun zur Praxis. Die Kapillarkraft ist nämlich sehr vielfältig anwendbar.

  • In Pflanzen ist die Kapillarkraft unabdinglich, weil so das Wasser, das von den Wurzeln aufgenommen wird, zu den Blättern transportiert wird.
  • Papier und Tinte. Papier saugt durch die Kapillarkraft Tinte auf. Sie könnten sogar kopfüber schreiben und die Tinte würde im Papier bleiben.
  • Auch die Füllfeder selbst arbeitet mit der Kapillarkraft. Sie kennen bestimmt das kleine Loch und die schmale Rinne an der Spitze der Füllfeder. So kann die Tinte aus der Feder fließen. Die Kraft verstärkt sich nämlich in die Richtung, in der eine kleinere Öffnung vorliegt.
  • Lanzettengeräte zur Blutzuckerbestimmung arbeiten auch mit der Kapillarkraft. Diese haben ein kleines Sammelröhrchen hinter der Lanzette, welches Blut schnell einfängt.
  • Unabdinglich ist das Wissen der Kapillarkraft im Bauwesen. Hier ist es nämlich wichtig, Stoffe zu verwenden, die sie so gut wie möglich behindern, da so ein Aufsteigen von Feuchtigkeit in den Mauern verhindert wird.
  • Das ist vor allem im Winter wichtig, da hier oft durch die Temperaturunterschiede von Außenwelt und Raum Wasser kondensiert. Baustoffe müssen darauf ausgelegt sein, diese Feuchtigkeit nach außen zu leiten, damit sich die Flüssigkeit nicht in den Wänden stehen bleibt.
  • In der Winzerei wird durch die unterschiedliche Kapillarkraft der Weine der Ethanolgehalt bestimmt.

Wie die Gravitation genau funktioniert, erklären wir Ihnen im nächsten Artikel.

Videotipp: Tricks vom Physiker: So kommt Ihr iPhone tagelang mit einer Akkuladung aus

Tricks vom Physiker: So kommt Ihr iPhone tagelang mit einer Akkuladung aus

Neueste Freizeit & Hobby-Tipps