Capillarité

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Effet capillaire : l'eau monte dans les tubes, d'autant plus hauts qu'ils sont étroits (loi de Jurin). Le mercure descend dans les tubes, car il a plus d'affinité pour l'air que pour le verre.

La capillarité est le phénomène d'interaction qui se produit aux interfaces entre deux liquides non miscibles, entre un liquide et l'air ou entre un liquide et une surface. Elle est due aux forces de tension superficielle entre les différentes phases en présence. Elle est mise en œuvre lorsque les buvards aspirent l’encre, les éponges s’imbibent d’eau, ou quand on trempe une partie de son sucre dans son café et que celui-ci devient tout noir.

Elle est plus connue par l'effet d'un liquide à forte tension superficielle remontant contre la gravité dans un tube très fin, dit tube capillaire (car « aussi fin qu'un cheveu »). La tension superficielle est proportionnelle à la force de cohésion intermoléculaire du liquide concerné (qui elle-même dépend de sa composition chimique et des conditions physiques ambiantes). Plus les molécules du liquide ont une cohésion forte, plus le liquide est susceptible d'être transporté par capillarité.

Lorsqu'un fin tube en verre est plongé dans de l'eau, les molécules d'eau sont plus attirées par le verre que par l'air : l'eau adhère aux surfaces du tube pour augmenter sa surface de contact avec le verre et diminuer sa surface de contact avec l'air, puis ses molécules sont attirées sur la partie de la surface du tube immédiatement au-delà, et par répétition de ce phénomène l'eau monte ainsi le long du tube comme représenté sur la figure (H2O), jusqu'à ce que la gravité qui s'exerce sur la colonne d'eau compense exactement l'effet d'attirance vers le haut. À l'inverse, le mercure (Hg) évite le contact avec le verre et descend dans le tube pour minimiser sa surface de contact avec lui. Car la force d'adhésion entre le verre et le mercure est plus faible que la force de cohésion entre les molécules de mercure. L’article tension superficielle décrit comment calculer la hauteur à laquelle monte ou descend le liquide dans un tube capillaire grâce à la loi de Jurin.

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