Kapillaritet

Kapillaritet eller kapillär stighöjd är ett mått på markporernas sugkraft på vatten. Ju mindre porer, desto hårdare binds vattnet i marken. Kapillaritet beror huvudsakligen på kohesion och adhesion.

Matematiskt samband

Sambandet mellan porstorlek och bindningstryck ser ut enligt följande:

h t = 2 σ cos ⁡ ϕ ρ g r {\displaystyle h_{t}={\dfrac {2\sigma \cos \phi }{\rho gr}}}

där

  • ht = kapillär stighöjd eller tension (meter)
  • r = markporens ekvivalentradie
  • σ = vattnets ytspänning (0,07 N/m)
  • ф = vattnets bindningsvinkel till materialet
  • ρ = vattnets densitet (1000 kg/m3)
  • g = tyngdaccelerationen (9,82 m/s2)


När markvattnet binds till en vanlig mineraljord (med hydrofila egenskaper), blir bindningsvinkeln 180 grader och cos ⁡ ϕ {\displaystyle \cos \phi } blir då -1. Uttrycket kan då förenklas till:

h t ≈ − 1 , 4 ∗ 10 − 5 r {\displaystyle h_{t}\approx -{\dfrac {1,\!4*10^{-5}}{r}}}

Detta matematiska samband förklarar varför markvattnet finns i de små markporerna och markluften i de stora markporerna. Detta samband är också användbart för att tolka pF-kurvan.


Organiska jordar

Organiska jordar har både hydrofila och hydrofoba egenskaper, vilket starkt påverkar vattnets bindningsvinkel till det organiska materialet. Vilka egenskaper som dominerar är helt beroende på markens vattenhalt.


Vid fuktiga förhållanden

Vid fuktiga förhållanden dominerar de hydrofila egenskaperna och markvattnet beter sig då på samma sätt som i en vanlig mineraljord, d.v.s. att markluften finns i de stora markporerna och markvattnet i de små markporerna.


Vid torra förhållanden

Om den organiska jorden däremot tillåts att torka ut, får de hydrofoba egenskaperna övertaget. Då blir bindningsvinkeln nära 0 och uttrycket cos ⁡ ϕ {\displaystyle \cos \phi } blir +1. Vi får då en kapillär sjunkhöjd, som kan matematiskt kan beskrivas:

h t ≈ + 1 , 4 ∗ 10 − 5 r {\displaystyle h_{t}\approx +{\dfrac {1,\!4*10^{-5}}{r}}}

Det innebär i praktiken att markvattnet hamnar i de stora markporerna och markluften i de små markporerna. Har den organiska jorden väl fått hydrofoba egenskaper, får den ett stort bevätningsmotstånd och det blir mycket svårt att återfå de hydrofila egenskaperna under pågående växtodlingssäsong.

Se även