接着力: 接着力は、2 つの異なる物質間の引力です。ガラス毛細管内の水の場合、水自体の凝集力と比較して、水とガラスの間の接着力の方が強いため、水分子はガラス表面に引き寄せられます。この引力により、水とガラスの界面にメニスカスとして知られる湾曲した水面が形成されます。
凝集度: 凝集力とは、同じ物質の分子間の引力を指します。水の分子は極性があるため、強い凝集力を持っています。これは、水分子が互いに引き寄せられ、「くっつく」ことを意味します。水の分子間の凝集力は重力に逆らって作用し、毛細管内で水が上昇します。
表面張力: 表面張力は、液体の表面が引き伸ばされた弾性膜のように動作する性質です。水中では、表面の水分子と空気分子の間よりも水分子間の凝集力の方が強いため、表面張力が発生します。これにより、水面にバリアのような薄い目に見えない層が形成され、毛細管内で水が重力に逆らって上昇することが可能になります。
これら 3 つの力が毛細管内で一緒に作用すると、複合効果により水が管内で垂直に上昇します。水とガラスの間の接着力が上向きの動きを開始し、凝集力と表面張力がそれを維持するのに役立ちます。細い管では粘着力と凝集力がより支配的になるため、水が上昇する高さは管の直径に反比例します。
毛細管内の水のこの挙動は、植物内の水と栄養素の移動に役割を果たす生物学や、インクペンや芯などのデバイスで毛細管現象が利用される技術など、さまざまな分野で実用的な意味を持ちます。