Miért "kúszik" fel a kávé a kockacukorba, amikor a csücskét belemártjuk?

A felületi feszültség mint sejtés annyira nem volt rossz tipp. Nem ez az ok, de itt erősen rokon és összefüggő dolgok vannak.

Egy folyadékban a folyadék-részecskék, a molekulák kölcsönösen vonzzák egymást, így egy molekula a folyadék belsejében minden oldalról egyforma vonzásnak van kitéve. A felületi feszültség attól jön létre, hogy a folyadék "határán", felszínén csak egyik oldalról van ott a rokon molekulák vonzása, túloldalról, a felszínen már valami gáz van, ami kevésbé vonzza a folyadék-molekulát, tehát őt "mindenki befelé húzza" a folyadékba.

Ettől jön létre egy "keményebb" felszíni réteg, súlytalanságban ez húzza gömbbé a vízcseppet, mint egy felfújt lufit, a minél kisebb felületre törekedve.

De itt a lényeges pont, ilyen felületi feszültséges réteged a folyadékon csak akkor van, ha a folyadék-molekulák közti vonzás nagyobb, mint a vele érintkező anyag és a folyadék-molekula közti vonzás.

Ez gázoknál mindig kisebb, mint a folyadék saját belső vonzása, de más folyadékoknál, szilárd anyagoknál nem mindig.

Nézzük csak a folyadék-folyadék találkozást.

Ha a két folyadékon belüli vonzerő csaknem azonos, mint a két folyadék közti, akkor a két folyadék jól keveredik egymással, pl. víz+alkohol. Ha erősen eltér, akkor a két folyadék erős határréteggel el fog válni egymástól.

Folyadék és szilárd anyag találkozása:

Ha a folyadék a saját molekuláihoz jobban vonzódik mint a szilárd anyaghoz, akkor a saját felületi feszültség jellegű viselkedés lesz jellemző, nem nedvesít, a szilárd anyagon nem kúszik fel, a folyadék felszíne a alálkozásnál nem felmászik, inkább lefelé hajlik a felszín.

Ha a folyadékrészecske jobban vonzódik a szilárd anyaghoz, mint saját molekuláihoz, akkor a folyadék nedvesít, a folyadék „felkúszik” a szilárd felületre.

És ha ez a felület jó sok a térfogathoz képest, akkor elértünk a hajszálcsövességhez, ez akkor jön létre, amikor a felülethez a vonzás már akkora lesz, hogy a felkúszó folyadékréteg súlyát is legyőzi a molekulák közti vonzerő. Ehhez tipikusan csőszerű lyukak kellenek a szilárd anyagban, kis átmérővel, mert akkor nagyobb a felület aránya a térfogathoz képest. Ilyenkor a folyadék akármilyen magasra fel tud mászni.

Mint látható, a felületi feszültséghez van köze a dolognak, csak éppen úgy, hogy akkor van hajszálcsövességi jelenség, amikor a vonzerők éppen a felületi feszültséget létrehozó erőkkel ellentétesek.

De ez csak

"Ez gázoknál mindig kisebb, mint a folyadék saját belső vonzása"

Gyorsan hozzátenném, ez csak a hétköznapi életben igaz, mert van olyan hőmérséklet, nyomás, ahol adott folyadék-gáz találkozásnál ez a felületi feszültség már nincs, itt a gáz és folyadék közti határréteg megszűnik, folyamatos átmenet lesz.

Biztos, hogy volt, ahol pongyolán fogalmaztam, egy fizikus biztosan precízebb választ adna.

A magyarázat lemehetne a magerők szintjére is, csak akkor laikusnak elbonyolódik. Szóval tutira nekem is. :D