Il tubo di Torricelli si basava essenzialmente per fenomeno della capillarità: questo fenomeno chimico è evidente quando si immerge in un recipiente un tubo di vetro con diametro interno inferiore a 0.5 mm, l'acqua sale fino ad un certo livello (figura 2.11) e la sua superficie libera nel capillare è concava (figura 2.12), la risalita dell'acqua per capillarità è tanto maggiore quanto minore è il diametro del capillare (figura 2.13).
La spiegazione di questo fenomeno sta nella natura delle molecole d'acqua. Legate le une alle altre da forze di natura elettrostatica in tutte le direzioni, esse tendono ad aderire a diverse altre sostanze quali il vetro, l'argilla o il terreno. Quasi tutti i composti che siano costituiti anche da ossigeno, attirano l'idrogeno dell'acqua. Quando le molecole, a contatto con la sezione del tubo (o alle pareti interne di capillari sanguigni, dei canali che nelle piante portano verso l'alto le soluzioni di sali nutritivi provenienti dalle radici), si elevano aderendo alle molecole di vetro sovrastanti, si trascinano appresso le altre molecole, mentre la superficie dell'acqua (per la tensione superficiale) trascina verso l'alto l'intera colonna. La salita ha termine quando il peso della colonna diventa uguale alle forza che l'ha innalzata.
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