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Kapillarität

 
     
  Tangentialkomponente der molekularen Anziehungskräfte an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Feststoff (Oberflächenspannung). Sie entsteht aufgrund der Anziehung der Flüssigkeitsmoleküle in der Grenzfläche durch die Moleküle der die Flüssigkeit begrenzenden festen Wand (Adhäsion). Je nachdem ob die Adhäsionskräfte der Wand grösser oder kleiner als die Kohäsionskräfte (Kohäsion) der Flüssigkeit bzw. des Gases über der Flüssigkeit sind, bildet sich in Wandnähe ein konkaver oder konvexer Flüssigkeitsspiegel aus. Dabei werden Körper benetzt oder nicht benetzt. Bei ebener Flüssigkeitsfläche heben die sich aus der Oberflächenspannung ergebenden Kräfte in der Flächenebene auf. Dagegen ergibt sich bei gekrümmten Flächen eine Kraft senkrecht zur Oberfläche, die als Kapillardruck bezeichnet wird. Als Folge hiervon steigt in einem dünnen Rohr mit dem Radius R, das beim Luftdruck pa in Wasser gestellt ist, die Flüssigkeit bis zur Höhe h über der Wasseroberfläche auf (Abb.). In dieser Höhe sind die intermolekularen Kräfte zwischen Wasser und Wandung und die Oberflächenspannung zwischen Wasser und Luft mit der Schwerkraft g im Gleichgewicht. Zwischen dem Wasser und der Wand bildet sich durch die Adhäsion oder Haftfähigkeit des Wassers der Meniskus mit dem Benetzungswinkel Θc. Dieser ist abhängig von der Art des Materials der Berührungsfläche. Für Wasser, bei Glas und Silicaten beträgt Θc 0º und bei Eis 20º. Die Höhe des maximalen kapillaren Aufstiegs (Kapillaraszension) wird bei unvollständiger Benetzung durch die Beziehung:

Kapillaritätbeschrieben, wobei ρ die Dichte, R der Kapillarradius und g die Erdbeschleunigung sind. Die kapillare Steighöhe ist in der Natur von grosser Bedeutung. Sie ist die Ursache des Aufsteigens von Wasser entgegen der Schwerkraft in porösen Medien. Sie ist umso grösser, je feinkörniger der Boden ist. Die Kapillaraszension, kapillare Steighöhe bzw. die Kapillardepression sind um grösser, je enger die Kapillaren sind.

KapillaritätKapillarität: Steighöhe h und Benetzungswinkel Θc in einer Kapillare mit Radius R bei Luftdruck pa infolge der Kapillarwirkung.
 
 

 

 

 
 
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Weitere Begriffe : Parallelleitfähigkeit Stickstoffisotope Ladungsdichte

 

 
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