Kılcallık nedir? Tanım ve örnekler

Kılcallık bir sıvının çapı küçük olan boruların içinde yükselmesi ya da alçalması olayıdır. Bu olayının nedeni hem sıvı molekülleriyle borunun yapıldığı malzemenin molekülleri arasındaki adezyon hem sıvı molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetidir.

Aşağıdaki resimde gıda boyası katılmış suyun içine batırılmış üç ince boru görülüyor. Bu borulardan en kalın olanının çapı 1 mm, su en az bu boruda yükselmiş. Çapı 0,6 mm olan boruda ise su biraz daha yüksek. Çapı en küçük olan 0,4 mm’lik boruda su diğer borulara göre oldukça fazla yükselmiş. Sıvıların dar borularda yükselmesi borunun kesit alanıyla ters orantılıdır. Kesit alanı azaldıkça sıvının yüksekliği artar.

Aşağıdaki resimde de iç yarıçapı farklı beş cam borunun içinde suyun nasıl farklı yüksekliklere ulaştığı görülüyor. Kılcallık olayından dolayı en ince boruda su en yüksek seviyeye ulaşıyor. Yarıçap belli bir miktarı aşınca kılcallık etkisi kayboluyor.

Aşağıdaki resimin solunda cam bir deney tüpünün suya batırıldığı görülüyor. Suya batırılan tüpün içinde su yükselir ve suyun sınır yüzeyi iç bükey olur. Çünkü su molekülleriyle cam molekülleri arasındaki çekim kuvveti, su molekülleri arasındaki çekim kuvvetinden daha büyüktür. Bu nedenle su camı ıslatır. Resmin sağ tarafında benzer bir cam deney tüpünün bu kez cıvaya batırıldığı görülüyor. Cıva tüpün içinde alçalır ve cıvanın sınır yüzeyi dış bükey olur. Çünkü cıvanın molekülleri arasındaki çekim kuvveti, cıva ve cam molekülleri arasındaki çekim kuvvetinden daha büyüktür. Bu sebeple cıva camı ıslatmaz.

Günlük yaşamımızda kılcallık örnekleri

Bitkilerin yapraklarına suyun ulaşması

Sekoya ağacının boyu 100 metreyi aşabilir. Bu kadar uzun bir ağacın yapraklarına su nasıl ulaşıyor? Ağacın kalp gibi pompa işlevi gören bir organı da yok. Tüm ağaçların ve bitkilerin yapraklarına suyun ulaşmasını sağlayan kılcallık olayıdır. Bitkilerin köklerinden yapraklarına kadar uzanan odunsu dokular aslında minicik odun borulardır. Bu borularda hem adezyon hem de kohezyonu sonucu su molekülleri yer çekiminin etkisine rağmen yükselir ve bitkinin her yerine ulaşır.

Süngerin ve peçetenin suyu emmesi

Süngerin ve peçetenin sadece bir ucu suya değse bile tamamı ıslanır. Çünkü süngerin ve peçetenin yapıldığı malzemenin arasında küçücük boşluklar vardır. Bu boşluklarla su molekülleri arasındaki adezyon kuvveti, suyun boşlukların içine doğru ilerlemesini sağlar.

Çaya batırılan küp şekerin ıslanması

Bir bardak çaya elinize aldığınız bir küp şekerin sadece alt kısmını hafifçe değdirirseniz, çayın küp şekerde yükseldiğini görürsünüz. Çay şekerin arasındaki boşluklardan kılcallık olayı nedeniyle yükselir.

Kumun ıslanması

Plajda kuru kumun gelen dalgalarla ıslanmasını görmüş olmalısınız. Kum, sadece alt yüzeyi suya temas etse bile suyu kılcallık sayesinde çeker ve en üst noktasına kadar ulaştırır.

Mumun fitilinin parafini çekmesi

Mum yanınca mumun yapıldığı madde olan parafin erir, sıvıya dönüşür. Eriyen parafin mumun fitilindeki kılcal boşluklardan adezyon ve kohezyon kuvvetleriyle fitilin ucuna doğru çekilir. Parafin kılcallık mekanizmasıyla sürekli fitilin üst tarafına taşınmaya devam ettiği için mum da bitene kadar yanmaya devam eder. Aynı şey gaz yağı lambalarının fitilleri için de geçerlidir. İspirto ocakları da yine kılcallıkla çalışır.

Dolma kalemin çalışması

Dolma kalemlerin içinde ince borular vardır. Kartuştaki mürekkep bu borulardan ilerleyerek dolma kalemin ucuna ulaşır. Pilot kalemlerin de çalışma prensibi aynıdır.

Canlı çiçeklerin boyanması

Eğer canlı bir ortanca çiçeğini sapından kesip sapını boyalı suyun içine koyarsanız, bir süre sonra çiçeğin sudaki boyanın rengine dönüştüğünü görürsünüz. Bu yöntem dekoratif amaçlı kullanılıyor.
Aşağıdaki video üç farklı renk boyalı suyun içine kökleri yerleştirilen çiçeklerin renklerinin zamanla nasıl değiştiğini gösteriyor. Boyalı su kılcallık sayesinde çiçeğe ulaşıyor ve rengini değiştiriyor.

Gözyaşı kanallarının çalışması

Gözlerde sürekli gözyaşı üretilir. Fazladan üretilen gözyaşını gözden uzaklaştıran gözyaşı kanalları yine kılcallık ile çalışır.

Havluların kurulaması atletlerin teri emmesi

Havlunun lifleri arasındaki boşluklar suyla temas edince adezyon kuvvetinin etkisiyle suyu emer. Böylece kurulanırız. Atlet de yine kumaşının dokusundaki boşlukların kılcallık işlevi sayesinde teri emer. Sporcuların formaları da atlet gibi terlerini emer.

Kılcallık ile ilgili Fizik dersi Kazanımları

9.2.3.1. Yapışma (adezyon) ve birbirini tutma (kohezyon) olaylarını örneklerle açıklar.

• Yüzey gerilimi ve kılcallık olayının yapışma ve birbirini tutma olayları ile açıklanması ve günlük hayattan örnekler verilmesi sağlanır.
• Yüzey gerilimini etkileyen faktörlerin, günlük hayattaki örnekler ile açıklanması sağlanır.
• Adezyon, kohezyon, yüzey gerilimi ve kılcallık ile ilgili matematiksel hesaplamalara girilmez.

Kılcallık ile ilgili MEB ve EBA Kazanım Testleri

• Madde ve Özellikleri Test 4