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Die Kapillarwirkung

 

Fülle Wasser in ein Glas und färbe es mit Tinte. Dann halte einen dünnen durchsichtigen Strohhalm hinein. Wenn er dünn genug ist, wird die Flüssigkeit im Halm ein Stück hochsteigen und höher stehen als das restliche Wasser im Glas.

 

Diesen Effekt, dass Wasser in Röhren mit einem engen Durchmesser (so genannten Kapillaren = Haarröhrchen) nach oben steigt, nennt man Kapillarwirkung oder Haarröhrchenwirkung. Je dünner die Kapillare ist, desto höher wird das Wasser nach oben gezogen.

 

Aber warum steigt das Wasser in der Kapillare hoch?

Zwischen den Wassermolekülen und der Gefäßwand wirken anziehende Kräfte, so genannte Adhäsionskräfte, die größer sind als die Kräfte zwischen den Wasserteilchen. Deshalb wird das Wasser an der Gefäßwand nach oben gezogen, und zwar so lange, bis das Gewicht der Wassersäule mit der Adhäsionskraft im Gleichgewicht steht. Je dünner das Röhrchen ist, desto höher ist deshalb die Wassersäule, die gehalten werden kann.

In größeren Gefäßen bemerkt man die Adhäsionskräfte nur noch an den Gefäßwänden. Dort steigt das Wasser ein Stück nach oben und bildet einen nach oben gebogenen Rand. Man sagt dazu: Wasser benetzt Glas. Man kann das an einem Wasserglas erkennen, wenn man den Rand der Wasseroberfläche genau betrachtet.

 

Nicht alle Flüssigkeiten verhalten sich so wie Wasser. In flüssigem Quecksilber zum Beispiel sind die Kräfte zwischen den Teilchen größer als die Kräfte zwischen Teilchen und Gefäßwand. Deshalb steht Quecksilber in Kapillaren nicht höher sondern tiefer als der restliche Flüssigkeitsspiegel. Quecksilber benetzt Glas nicht.

Auf dem Bild ist links ein Gefäß mit Quecksilber, rechts ein Gefäß mit Wasser zu sehen. In der spitzen Ecke des Gefäßes wird das Wasser nach oben gezogen, das Quecksilber dagegen nach unten gedrückt.

 

Wo macht sich die Kapillarwirkung im täglichen Leben bemerkbar?

Viele Stoffe haben kleine Hohlräume, die wie Kapillaren wirken und in denen deshalb Wasser hochsteigen kann.

Ein Schwamm, ein Blatt Löschpapier oder ein Stück Stoff, wenn sie mit nur einer Ecke in Wasser getaucht werden, saugen sie sich durch die Kapillarwirkung ganz voll. Wenn man die Mauern eines Hauses nicht abdichtet, kann Wasser auch in den Ziegeln aufsteigen, so dass die Mauern feucht werden.

Leg einen Zuckerwürfel in eine flache Schale mit Himbeersaft und beobachte, wie die Flüssigkeit durch die Kapillarwirkung darin hochsteigt!

Auch für die Pflanzen ist die Kapillarwirkung sehr wichtig: Durch Hohlräume im Boden steigt Grundwasser auf bis zu den Wurzeln. Von dort wird es durch dünne röhrchenartige Leitgefäße in der Pflanze nach oben bis in die Blätter transportiert. Für diesen Wassertransport gegen die Schwerkraft ist allerdings nicht nur die Kapillarwirkung verantwortlich, sondern vor allem eine Sogwirkung, die dadurch entsteht, dass an den Blättern ständig Wasser verdunstet.