С явлением смачивания и несмачивания очень тесно связано явление капиллярности. Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра — капиллярах (греч. «капиллус» — волос).

Познакомимся с ним на опыте. Если стеклянную трубку опустить в чашу с водой, то внутри трубки вода поднимется на некоторую высоту (левый рисунок). Ртуть, напротив, опустится ниже уровня в чаше (правый рисунок).

Рис. 1. Подъем смачивающей жидкости в капилляре

Из рассмотренных примеров нетрудно заметить, что жидкости, смачивающие материал, из которого сделан капилляр, будут в нем подниматься (вода и стекло). И наоборот: жидкости, не смачивающие капилляр, будут в нем опускаться (стекло и ртуть). Кроме того, высота подъема (опускания) жидкости зависит от толщины трубки: чем тоньше капилляр, тем больше высота поднятия (опускания) жидкости.

Объясним качественно явление капиллярности. Рассмотрим следующий опыт. Поскольку стекло смачивается водой, то вблизи поверхности пластинок водная поверхность в сосуде искривится. Вода как бы «прильнет» к стеклам, пытаясь «всползти» по ним вверх (рис. 1). Вы видите, что искривление водной поверхности происходит как на внешней, так и на внутренней стороне пластинок. Приближая стекла друг к другу (см. рис. 1 и рис. 1), мы сблизим искривившиеся водные поверхности, и нижние их части сомкнутся уже выше уровня воды в сосуде (см. рис. 1 и рис. 2). Получается, что мы сконструировали «действующую модель» капилляра.

Рассчитаем высоту подъема жидкости. На рис. 2 изображена капиллярная трубка некоторого радиуса r, опущенная нижним концом в смачивающую жидкость плотности ρ. Верхний конец капилляра открыт. Подъем жидкости в капилляре продолжается до тех пор, пока сила тяжести, действующая на столб жидкости в капилляре, не станет равной по модулю результирующей сил поверхностного натяжения, действующих вдоль границы соприкосновения жидкости с поверхностью капилляра:

Отсюда следует:

Рис. 2. Подъем смачивающей жидкости в капилляре

При полном смачивании θ = 0, cos θ = 1. В этом случае

При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = —1 и, следовательно, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Вода практически полностью смачивает чистую поверхность стекла. Наоборот, ртуть полностью не смачивает стеклянную поверхность. Поэтому уровень ртути в стеклянном капилляре опускается ниже уровня в сосуде.

Систему сообщающихся пор можно наблюдать в горных породах, пенопластах и др. По капиллярам находящаяся в почве вода поднимается вверх к корневой системе растений и снабжает их необходимой влагой. Из-за подъема влаги из почвы отсыревают стены зданий. Для защиты фундамента и стен от воздействия грунтовых вод применяют гидроизоляцию (битум, рубероид, толь).

В быту капиллярные явления используются очень широко: применение полотенец, салфеток возможно благодаря наличию в них капилляров; поднятие керосина или расплавленного стеарина по фитилям ламп и свечей обусловлено наличием в фитилях капилляров.

В анатомии мельчайшие сосуды (диаметр 2,5—30 мкм) пронизывают органы и ткани у многих животных и человека. Кровеносные капилляры соединяют артериолы с венулами и замыкают круг кровообращения; через их стенки происходит обмен веществ между кровью и тканями. Лимфатические капилляры, образующие при слиянии лимфатические сосуды, способствуют оттоку из тканей жидкости, удалению из организма инородных частиц и болезнетворных бактерий.