Meniscus (fysica)
De meniscus is het gekromde deel van een vloeistofspiegel, bijvoorbeeld op het grensvlak tussen een vloeistof en de lucht, of tussen twee niet-mengbare vloeistoffen. Uit het dagelijks leven is de meniscus aan de rand van een waterglas bekend, maar de hele buitenkant van een druppel is in wezen ook een meniscus.
De vorm van de meniscus wordt bepaald door drie krachten:
- de zwaartekracht die de vloeistofspiegel vlak trekt;
- de cohesie tussen de moleculen van een vloeistof, die de vloeistofspiegel bol trekt;
- de adhesiekrachten tussen de vloeistof en de omgeving.
Zou alleen de zwaartekracht een rol spelen, dan zou er een vlakke, horizontale grenslaag ontstaan. De moleculaire aantrekkingskrachten in de vloeistof, zoals vanderwaalskrachten en waterstofbruggen, streven echter naar een bolvorm, een toestand waarin het oppervlak zo klein mogelijk wordt; de krachten tussen het materiaal van het vat en de vloeistof bepalen hoe de meniscus er uiteindelijk uitziet.
Als de aantrekkingskracht (adhesie) van de wand overheerst, dan kruipt de vloeistof tegen de wanden van het vat omhoog en wordt de resulterende meniscus hol. Dit ligt ten grondslag aan de capillaire werking, maar het effect is ook te zien bij water in een schoon glas. Wordt dit helemaal volgegoten, dan is er aan het oppervlak van de vloeistof geen adhesie meer met de wand, en zorgt de cohesie voor een bolle meniscus. Wordt deze verstoord, dan zal de vloeistof over de rand gaan: een druppel kan een emmer doen overlopen.
Bij kwik zijn de interne krachten (cohesie) veel sterker dan in bijvoorbeeld water: in een reageerbuis of thermometer heeft kwik een duidelijk bolle meniscus, en gemorst vloeibaar kwik blijft zelfs als kleine kraaltjes op het tapijt liggen. Ook zonder grote cohesie is een bolle meniscus mogelijk, als de adhesie maar klein is, bijvoorbeeld bij het lotuseffect op het blad van de heilige lotus. Op een waterafstotende regenjas is dat ook enigszins te zien: zelfs vrij grote druppels benaderen de bolvorm. Bij water met afwasmiddel gaat dit niet op: deze oppervlakte-actieve stof verdringt het water van het grensvlak en gaat innige banden aan met het textiel.
