Kapilaritas adalah suatu fenomena dimana cairan secara spontan naik melalui bahan porous seperti kertas, atau non porous material seperti fiber. Fenomena ini menyebabkan air akan mengalir melawan gaya gravitasi.
Adanya kapilaritas disebabkan adanya kombinasi tegangan permukaan (yang disebabkan oleh gaya kohesi) dan gaya adhesi antara cairan dengan permukaan di sekelilingnya.
Salah satu contoh yang sederhana dan mudah dipahami adalah ketika kita menyalakan suatu obor minyak tanah. Fluida minyak tanah tersebut dapat terus membasahi sumbu obor sehingga api tetap menyala sampai minyak tersebut habis.
Persamaan Kapilaritas
Perhatikan gambar dibawah ini :
Tampak bahwa cairan naik pada kolom pipa kapiler yang memiliki jari-jari r hingga ketinggian h. Gaya yang berperan dalam menahan cairan pada ketinggian h adalah komponen gaya tegangan permukaan pada arah vertikal : F cos teta
Bagian atas pipa kapiler yang terbuka sehingga terdapat tekanan atmosfir pada permukaan cairan. Panjang permukaan sentuh antara cairan dengan pipa adalah 2 phi r (keliling lingkaran). Dengan demikian, besarnya gaya tegangan permukaan komponen vertikal yang bekerja sepanjang permukaan kontak adalah :
Keterangan :
Apabila permukaan cairan yang melengkung ke atas diabaikan, maka volume cairan dalam pipa adalah :
Apabila komponen vertikal dari Gaya Tegangan Permukaan seimbang dengan berat kolom cairan dalam pipa kapiler, maka cairan tidak dapat naik lagi. Dengan kata lain, cairan akan mencapai ketinggian maksimum, apabila komponen vertikal dari gaya tegangan permukaan seimbang dengan berat cairan setinggi h. Komponen vertikal dari Gaya tegangan permukaan adalah :
Ketika cairan mencapai ketinggian maksimum, komponen vertikal dari gaya tegangan permukaan harus sama dengan berat cairan yang ada dalam pipa kapiler. Secara matematis, ditulis :
Penerapan efek kapilaritas
Efek kapilaritas pada contoh di atas digunakan untuk pembangkit energi alternatif, walaupun belum tentu efektif secara biaya dan efisien pada peralatan.
Cara kerjanya adalah sebagai berikut :
1. Bejana berisi air, pipa berdiameter kecil dan didalamya terdapat serat fiber yang melekat kuat pada dinding pipa
2. Karena ada efek kapilaritas maka air akan naik ke atas permukaan atas serat fiber
3. Jika di atas permukaan serat fiber temperatur atmosfer tinggi dan tekanan parsial uap air rendah maka air pada permukaan serat fiber akan menguap menyebabkan air yang tersambung ke suatu tangki akan terhisap.
4. Adanya pergerakan air dari tangki yang cukup bisa menggerakkan turbin atau generator yang dapat menghasilkan energi alternatif.
