Adhésion : L'adhésion est la force d'attraction entre deux substances différentes. Dans le cas de l'eau dans un tube capillaire en verre, les molécules d'eau sont attirées vers la surface du verre en raison de la force d'adhérence plus forte entre l'eau et le verre par rapport aux forces de cohésion au sein de l'eau elle-même. Cette attraction crée une surface d’eau incurvée, appelée ménisque, à l’interface entre l’eau et le verre.
Cohésion : La cohésion fait référence à la force d'attraction entre les molécules d'une même substance. Les molécules d’eau ont une forte force de cohésion en raison de leur nature polaire. Cela signifie que les molécules d’eau sont attirées et « collent » ensemble. Les forces de cohésion entre les molécules d’eau agissent contre la gravité, provoquant une montée de l’eau dans le tube capillaire.
Tension superficielle : La tension superficielle est la propriété de la surface d'un liquide qui l'amène à se comporter comme une membrane élastique étirée. Dans l’eau, la tension superficielle résulte des forces de cohésion plus fortes entre les molécules d’eau qu’entre les molécules d’eau et d’air à la surface. Cela crée une fine couche invisible à la surface de l'eau qui agit comme une barrière, permettant à l'eau de s'élever contre la gravité dans des tubes capillaires.
Lorsque ces trois forces agissent ensemble dans un tube capillaire, l’effet combiné fait monter l’eau verticalement à l’intérieur du tube. Les forces d’adhésion entre l’eau et le verre initient le mouvement ascendant, tandis que les forces de cohésion et la tension superficielle contribuent à le maintenir. La hauteur à laquelle l'eau s'élève est inversement proportionnelle au diamètre du tube, car les forces d'adhérence et de cohésion deviennent plus dominantes dans les tubes plus étroits.
Ce comportement de l'eau dans les tubes capillaires a des implications pratiques dans divers domaines, notamment en biologie, où elle joue un rôle dans le mouvement de l'eau et des nutriments dans les plantes, et en technologie, où l'action capillaire est utilisée dans des dispositifs tels que des stylos à encre et des mèches.