小学生でもわかる・毛細管現象とは何か？【ざっくり解説】
こんにちは。フロッグ工房です。
今回は、毛細管現象を小学生でもわかるように説明する試みです。
（YouTubeでこういう形式のチャンネルがありますね。面白いです。興味のある方は検索してみてください！）
それではさっそくですが、毛細管現象について見ていきます。
これは見やすいようにお醤油（しょうゆ）にしました。
コップの中の醤油に細いガラス管や細いストローなどを立てると、中の醤油が重力に逆らって、コップの液面より高くまで上がります。
これを毛細管現象（もうさいかんげんしょう）といいます。
管でなくても、狭い空間であれば同じことが起きます。
箸で小さな隙間（すきま）をつくると、やはり箸の間に水が吸い込まれていくように水位が上がります。
液体は、空間が狭ければ狭いほど、高く上がります。
植物の根やタオルが水分を吸い上げたり、小さな隙間やひび割れに雨水が吸い込まれていく現象は、この毛細管現象が関係しているのです。
では、どうして水は狭い空間を、重力に逆らって進んでいくのでしょう？
前回の、小学生でもわかる・表面張力とは何か？【ざっくり解説】の記事で詳しく書きましたが、これには表面張力が関係しています。
簡単に言うと、表面近くの水分子（水をつくる一番小さな単位）はお互いにぎゅーっと引っ張りあっていて、その力を表面張力（ひょうめんちょうりょく）といいます。
表面の水分子同士がぎゅーっと引っ張り合うということは、表面をちぢめようとする（表面積を小さくする）動きとなり、水滴であれば球に近づきます。
では、細いガラス管の中で水位が上がる毛細管現象のメカニズムを見てみます。
①ガラスと水の間にはお互い引っ張りあう力が生じます。これを界面張力（かいめんちょうりょく）といいます。
水はガラスに引っ張られて、端の方（ガラスに近いところ）の水位が上がります。
端っこの方が少し水位が高くなっているのは、メスシリンダーの目盛りを読む時などにも確認できますね。
メスシリンダーは大きいガラス器具ですので、毛細管現象は起こらず、これ以上水位は上がりません。
②水の表面が縮まろうとする力が働き（表面張力）、それにしたがって中の方の水も引っ張り上げられ、全体の水位が上がる。
（水分子同士は、凝集といってくっ付き合って安定しようとする性質がある）
前回の表面張力の記事で出てきた水分子くんたちを見てみるとこんな感じです。
この後、表面の水分子くんたちが引っ張りあって、下の水分子くんたちも引き連れて、上昇します。
③全体の水位が上がったところで、またガラスが端の方の水を引っ張りあげます。
次は、②焦った（⁉︎）表面の水分子くんたちが、ぎゅっと引っ張りあって。。。
ということの繰り返しです。
①②の連続で、水位があがるのです。
身の回りのことで、毛細管現象で理解できることがいくつもあります。
先に述べた植物の根が水を吸い上げることや、タオルやスポンジが水を吸い上げること･･･
万年筆やフェルトペンや筆が使えるのも毛細管現象のおかげです。
ただ、毛細管現象は雨漏りなどのトラブルを起こしてしまうこともあります。
わずかな隙間に水が入り込むからです。
例えば一般住宅の壁のひび割れでは、なんと0.08mmという小さな幅のものでも、雨漏りで困ることがあります。
0.08mmというと厚めのポリ袋の厚さくらいです。
0.08mmの線を鉛筆で書いてみました。こうやって並べると、1mmって大きい！って気がしてきます。
壁に発生したこんな「ほそ〜いヒビ」を通って、雨水が室内に入ってくるとは驚きですね。
毛細管現象は、空間が狭いほど液体が進む力は大きくなりますので、ひび割れ幅が小さいことは逆に毛細管現象が起きやすくなってしまうということです。
このガラス管は内径（穴の直径）が2mmほどあるので、この程度の水位の上昇しかありません。
今度、ガスバーナーでこれを加工してもっともっと細いガラス管をつくり、水位がグーンと上昇する毛細管現象をお見せしたいと思います。
いかがでしょうか？
毛細管現象をイメージできたでしょうか。
以上、小学生でもわかる・毛細管現象とは何か？を説明する試みでした。
最後まで読んでくさだって、ありがとうございます。
※参考 日経ホームビルダー 2019/08号 雨漏りの陰に毛細管現象あり
雨漏りの原因を調べると、毛細管現象が漏水の原因になっていることが多い。対策を講じるには、毛細管現象のメカニズムを知ることが欠かせない。
よかったら、他の記事もご覧になってください。
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