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Was ist die Kapillarkraft?

Da eine Heatpipe keine beweglichen Teile besitzt, macht man sich die Kapillarkraft der Natur zu nutze. Diese Kraft ist eine sehr wichtige Gegenspielerin der Gravitationskraft.

Die Kapillarkraft bewirkt, dass Flüssigkeiten wie Wasser als Folge von Oberflächenspannungen - Kohäsion und Adhäsion von Flüssigkeiten in den Gefäßen - gegen die Gravitationskraft in kleine Poren fließen können. Die Kapillarkraft sorgt in der Natur dafür, dass das Wasser stets in den oberen Erdschichten bleibt und somit für die Wurzeln der Pflanzen erreichbar bleibt.
Grundsätzlich gelten vier Gesetze in der Natur, die für den Aufwärtstransport gegen die Gravitationskraft verantwortlich sind:

1. Transpirationssog (unterschiedliches Wasserpotentialgefälle zwischen Boden und Luft)
2. Wurzeldruck (aktiver Salztransport der Endodermis in den Zentralzylinder)
3. Luftdruck (hebt Wassersäulen bis ca. 10m Höhe)
4. Kapillarkraft (Kohäsion und Adhäsion von Flüssigkeit in den Gefäßen)
Man fragt sich sicher, wie 30m hohe Bäume es schaffen die aufgenommene Flüssigkeit durch die Wurzeln in die Blätter zu befördern, damit dort Photosynthese betrieben werden kann.

Der Luftdruck kann eine Flüssigkeitssäule ca. 10m hoch heben, oder anders gesagt, der Gewichtsdruck einer 10m hohen Wassersäule entspricht dem Luftdruck von 1 bar (0,1 MPa). Deshalb haben Pflanzen bis 10m Höhe keine Probleme das durch die Wurzeln aufgenommene Wasser in die Blätter zu transportieren.

Pflanzen, die mehr als 10m in die Höhe ragen, müssen also einen
ununterbrochenen Kreislauf des Flüssigkeitstransports garantieren, um die Blätter mit Wasser zu versorgen. In den Blättern verdunstet das Wasser, somit der Transpirationssog in Gang gesetzt wird. Die Transportrohre, in denen die Kapillarkräfte wirken, sind im Durchmesser kleiner als 1 Millimeter (ø 1mm).

Diese Kraft macht man sich zu nutze, um einen kontinuierlichen Kreislauf von Flüssigkeit innerhalb der Heatpipe zu erlangen.